(57)【要約】  加工表面のトポグラフィカル測定を可能とする位置感知工具が提供される。この工具は、工具環境のマッピング用で、環境内における当該工具の位置決め用のセンサを含む。この工具は環境内の工具活動を追跡できる。この工具は、他のコンピュータシステムとの設計及び製作協力を可能にする。この工具は、工具位置、ユーザ位置及び工具環境認識を用いて、ユーザ及び工具環境の安全性を可能にする。この工具の幾つかの実施形態では、工具環境における作業の自動案内が可能となる。
2019526855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグの使用を追跡するためのシステムであって：
1つ以上のプロセッサと；
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合された1つ以上のセンサと；
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合されると共に命令を格納する1つ以上のメモリとを含み、前記命令は、前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つによって実行されると、前記システムに：
第1コンピュータシステムからデジタルデザインを受信させ；
構成要素の所望の経路を、前記デジタルデザインに少なくとも部分的に基づいて特定させ、前記構成要素の位置が前記加工部材の位置に関連しており；
前記加工部材を加工表面に対して移動させることに応答して、前記構成要素を前記所望の経路に位置合わせさせ、当該位置合わせが：
前記1つ以上のセンサの少なくとも1つを用いて、前記加工表面に関連した第1データを取得することと；
前記第1データに少なくとも部分的に基づいて前記構成要素の位置データを特定することとを含み；
前記加工部材の移動時に収集される前記位置データに少なくとも部分的に基づいて、追跡データを第2コンピュータシステムに送信させる、システム。
【請求項２】
前記追跡データは前記デジタルデザインに関連した参照を含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記デジタルデザインは、前記所望の経路を特定する前に修正される、請求項1-2のいずれかに記載のシステム。
【請求項４】
前記第1データは、前記加工表面に配置された位置マーカーに関連した情報を含む、請求項1-3のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記第1コンピュータシステム及び第2コンピュータシステムが同じである、請求項1-4に記載ののいずれシステム。
【請求項６】
前記構成要素が前記アダプタである、請求項1-5のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記構成要素が前記加工部材である、請求項1-6のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグの使用を追跡するためのコンピュータ実装方法であって：
第1コンピュータシステムからデジタルデザインを受信する段階と；
構成要素の所望の経路を、前記デジタルデザインに少なくとも部分的に基づいて特定する段階であって、前記構成要素の位置が前記加工部材の位置に関連している、特定する段階と；
前記加工部材を加工表面に対して移動させることに応答して、前記構成要素を前記所望の経路に位置合わせする段階であって、当該位置合わせが：
1つ以上のセンサの少なくとも1つを用いて、前記加工表面に関連した第1データを取得することと；
前記第1データに少なくとも部分的に基づいて前記構成要素の位置データを特定することとを含む、位置合わせする段階と；
前記加工部材の移動時に収集される前記位置データに少なくとも部分的に基づいて、追跡データを第2コンピュータシステムに送信する段階とを含む、コンピュータ実装方法。
【請求項９】
加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグの使用を追跡するための命令を格納する1つ以上のコンピュータ可読媒体であって、前記命令は、1つ以上の計算装置によって実行されると、前記1つ以上の計算装置の少なくとも1つに：
第1コンピュータシステムからデジタルデザインを受信させ；
構成要素の所望の経路を、前記デジタルデザインに少なくとも部分的に基づいて特定させ、前記構成要素の位置が前記加工部材の位置に関連しており；
前記加工部材を加工表面に対して移動させることに応答して、前記構成要素を前記所望の経路に位置合わせさせ、当該位置合わせが：
1つ以上のセンサの少なくとも1つを用いて、前記加工表面に関連した第1データを取得することと；
前記第1データに少なくとも部分的に基づいて前記構成要素の位置データを特定することとを含み；
前記加工部材の移動時に収集される前記位置データに少なくとも部分的に基づいて、追跡データを第2コンピュータシステムに送信させる、1つ以上のコンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグを使用した協力を可能にするためのシステムであって：
1つ以上のプロセッサと；
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合された1つ以上のセンサと；
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合されると共に命令を格納する1つ以上のメモリを含み、前記命令は、前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つによって実行されると、前記システムに：
前記1つ以上のセンサの少なくとも1つを用いて、加工表面に関連した第1データを取得させ；
前記取得された第1データを第1コンピュータシステムに送信させ、前記第1データは、前記加工表面に配置された位置マーカーに関連し；
第2データを第2コンピュータシステムから受信させ、前記第2データは、前記第1データに関連した設計修正に少なくとも部分的に基づき；
構成要素の所望の経路を、前記第2データに少なくとも部分的に基づいて特定させ、前記構成要素の位置が前記加工部材の位置に関連している、システム。
【請求項１１】
前記第1データは、前記加工表面の縁部の少なくとも一部に関連した情報を含む、請求項10に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第1データは、前記加工表面を前記加工部材で探査することに少なくとも部分的に基づく、請求項10-11のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
前記第1データは画像データを含み、前記画像データは前記加工表面の外観に関連している、請求項10-12のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記第1コンピュータシステム及び第2コンピュータシステムが同じである、請求項10-13のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
前記構成要素が前記アダプタである、請求項10-14のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
前記構成要素が前記加工部材である、請求項10-15のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグを使用した協力を可能にするためのコンピュータ実装方法であって：
1つ以上のセンサの少なくとも1つを用いて、加工表面に関連した第1データを取得する段階と；
前記取得された第1データを第1コンピュータシステムに送信する段階であって、前記第1データは、前記加工表面に配置された位置マーカーに関連した、送信する段階と；
第2データを第2コンピュータシステムから受信する段階であって、前記第2データは、前記第1データに関連した設計修正に少なくとも部分的に基づく、受信する段階と；
構成要素の所望の経路を、前記第2データに少なくとも部分的に基づいて特定する段階であって、前記構成要素の位置が前記加工部材の位置に関連している、特定する段階とを含む、コンピュータ実装方法。
【請求項１８】
加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグを使用した協力を可能にするための命令を格納する1つ以上のコンピュータ可読媒体であって、前記命令は、1つ以上の計算装置によって実行されると、前記1つ以上の計算装置の少なくとも1つに：
1つ以上のセンサの少なくとも1つを用いて、加工表面に関連した第1データを取得させ；
前記取得された第1データを第1コンピュータシステムに送信させ、前記第1データは、前記加工表面に配置された位置マーカーに関連し、
第2データを第2コンピュータシステムから受信させ、前記第2データは、前記第1データに関連した設計修正に少なくとも部分的に基づき；
構成要素の所望の経路を、前記第2データに少なくとも部分的に基づいて特定させ、前記構成要素の位置が前記加工部材の位置に関連している、1つ以上のコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
加工部材を保持するためのアダプタを備えたリグを用いて、加工表面に関連した情報を特定するためのシステムであって：
1つ以上のプロセッサと；
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合された1つ以上のセンサと；
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合されると共に命令を格納する1つ以上のメモリを含み、前記命令は、前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つによって実行されると、前記システムに：
前記1つ以上のセンサの少なくとも第1センサを用いて、前記加工表面の少なくとも一部に関連した第1データを取得させ、前記第1センサは、前記第1データを取得するために第1組の1つ以上の位置に配置され、
前記加工部材が前記加工表面の縁部に接触した状態で、前記加工表面の少なくとも一部に関連した第2データを取得させ、前記第1センサは、前記第2データを取得するために第2組の1つ以上の位置に配置され、前記第2組の1つ以上の位置は前記第1組の1つ以上の位置とは異なり、
構成要素の少なくとも1つの位置を、前記第1データ及び前記第2データに少なくとも部分的に基づいて特定させ、前記構成要素の前記少なくとも1つの位置が、前記加工部材の位置に関連しており、
前記加工表面の前記縁部の位置を、前記構成要素の前記少なくとも1つの位置に少なくとも部分的に基づいて特定させる、システム。
【請求項２０】
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合された前記1つ以上のメモリの少なくとも1つは命令を格納し、前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つによって実行されると、前記命令は、前記システムに：
前記加工部材が前記縁部に接触したことを、前記1つ以上のセンサの1つからの信号に少なくとも部分的に基づいて確認させる、請求項19に記載のシステム。
【請求項２１】
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合された1つ以上のインターフェースを含み、前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合された前記1つ以上のメモリの少なくとも1つは命令を格納し、前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つによって実行されると、前記命令は、前記システムに：
前記加工部材が前記縁部に接触したことを、前記1つ以上のインターフェースの1つからの信号に少なくとも部分的に基づいて確認させる、請求項19-20のいずれかに記載のシステム。
【請求項２２】
前記位置は、前記加工表面の物理的寸法に少なくとも部分的に基づく、請求項19-21のいずれかに記載のシステム。
【請求項２３】
前記構成要素の前記第1位置は、前記加工表面に配置された位置マーカーに少なくとも部分的に基づいて特定される、請求項19-22のいずれかに記載のシステム。
【請求項２４】
前記構成要素が前記1つ以上のセンサの少なくとも1つである、請求項19-23のいずれかに記載のシステム。
【請求項２５】
前記構成要素が前記アダプタである、請求項19-24のいずれかに記載のシステム。
【請求項２６】
前記構成要素が前記加工部材である、請求項19-25のいずれかに記載のシステム。
【請求項２７】
加工部材を保持するためのアダプタを備えたリグを用いて、加工表面に関連した情報を特定するためのコンピュータ実装方法であって：
1つ以上のセンサの少なくとも第1センサを用いて、前記加工表面の少なくとも一部に関連した第1データを取得する段階であって、前記第1センサは、前記第1データを取得するために第1組の1つ以上の位置に配置される、第1データを取得する段階と；
前記加工部材が前記加工表面の縁部に接触した状態で、前記加工表面の少なくとも一部に関連した第2データを取得する段階であって、前記第1センサが、前記第2データを取得するために第2組の1つ以上の位置に配置され、前記第2組の1つ以上の位置は前記第1組の1つ以上の位置とは異なる、第2データ取得する段階と；
構成要素の少なくとも1つの位置を、前記第1データ及び前記第2データに少なくとも部分的に基づいて特定する段階であって、前記構成要素の前記少なくとも1つの位置が、前記加工部材の位置に関連した、少なくとも1つの位置を特定する段階と；
前記加工表面の前記縁部の位置を、前記構成要素の前記少なくとも1つの位置に少なくとも部分的に基づいて特定する段階とを含む、コンピュータ実装方法。
【請求項２８】
加工部材を保持するためのアダプタを備えたリグを用いて、加工表面に関連した情報を特定するための命令を格納する1つ以上のコンピュータ可読媒体であって、前記命令は、1つ以上の計算装置によって実行されると、前記1つ以上の計算装置の少なくとも1つに：
1つ以上のセンサの少なくとも第1センサを用いて、前記加工表面の少なくとも一部に関連した第1データを取得させ、前記第1センサは、前記第1データを取得するために第1組の1つ以上の位置に配置され；
前記加工部材が前記加工表面の縁部に接触した状態で、前記加工表面の少なくとも一部に関連した第2データを取得させ、前記第1センサが、前記第2データを取得するために第2組の1つ以上の位置に配置され、前記第2組の1つ以上の位置は前記第1組の1つ以上の位置とは異なり；
構成要素の少なくとも1つの位置を、前記第1データ及び前記第2データに少なくとも部分的に基づいて特定させ、前記構成要素の前記少なくとも1つの位置が、前記加工部材の位置に関連しており、
前記加工表面の前記縁部の位置を、前記構成要素の前記少なくとも1つの位置に少なくとも部分的に基づいて特定させる、1つ以上のコンピュータ可読媒体。
【請求項２９】
加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグを制御するためのシステムであって：
1つ以上のプロセッサと；
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合された1つ以上のセンサと；
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合されると共に命令を格納する1つ以上のメモリを含み、前記命令は、前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つによって実行されると、前記システムに：
前記1つ以上のセンサの少なくとも1つを用いて、加工表面の少なくとも一部に関連した第1データを取得させ、
構成要素の位置を、前記第1データに少なくとも部分的に基づいて特定させ、前記構成要素の前記位置が前記加工部材の位置に関連しており；
前記構成要素の前記位置を用いて1つ以上のトリガ規則を評価させ；
前記評価に基づいて、1つ以上の動作をトリガさせる、システム。
【請求項３０】
前記1つ以上のトリガされる動作が安全に関連している、請求項29に記載のシステム。
【請求項３１】
トリガされる1つの動作は、前記加工表面からの前記加工部材の後退である、請求項29-30のいずれかに記載のシステム。
【請求項３２】
前記加工部材は、前記加工表面に作業を行うよう動作可能であり、トリガされる1つの動作は前記作業を停止させることである、請求項29-31のいずれかに記載のシステム。
【請求項３３】
トリガされる1つの動作は可聴警報器を鳴らすことである、請求項29-32のいずれかに記載のシステム。
【請求項３４】
トリガされる1つの動作は可視インジケータを点灯することである、請求項29-33のいずれかに記載のシステム。
【請求項３５】
トリガされる1つの動作は、前記1つ以上のメモリの少なくとも1つに通知をログ記録することである、請求項29-34のいずれかに記載のシステム。
【請求項３６】
1つのトリガ規則は、前記リグのベースと前記加工表面との間の角度を計算し、前記計算された角度が所定の閾値を上回れば、前記1つ以上の動作がトリガされる、請求項29-35のいずれかに記載のシステム。
【請求項３７】
1つのトリガ規則は、所望の経路上の1つ以上の点が前記加工部材の調節範囲内にあるかどうかを確かめ、前記所望の経路上の少なくとも一点が前記加工部材の調節範囲内になければ、前記1つ以上の動作がトリガされる、請求項29-36のいずれかに記載のシステム。
【請求項３８】
1つのトリガ規則は、所望の経路と、前記加工部材の調節範囲の所定部分との間の重なり部分を確かめ、前記所望の経路が前記調節範囲に前記所定部分のみにおいて一部重なる場合は、前記1つ以上の動作がトリガされる、請求項29-36のいずれかに記載のシステム。
【請求項３９】
前記第1データは、前記加工表面に配置された位置マーカーに関連した情報を含む、請求項29-38のいずれかに記載のシステム。
【請求項４０】
加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグを制御するためのコンピュータ実装方法であって：
1つ以上のセンサの少なくとも1つを用いて、加工表面の少なくとも一部に関連した第1データを取得する段階と；
構成要素の位置を、前記第1データに少なくとも部分的に基づいて特定する段階であって、前記構成要素の前記位置が前記加工部材の位置に関連している、特定する段階と；
前記構成要素の前記位置を用いて1つ以上のトリガ規則を評価する段階と；
前記評価に基づいて、1つ以上の動作をトリガする段階とを含む、コンピュータ実装方法。
【請求項４１】
加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグを制御するためのコンピュータ実装方法であって：
1つ以上のセンサの少なくとも1つを用いて、加工表面の少なくとも一部に関連した第1データを取得段階と；
構成要素の位置を、前記第1データに少なくとも部分的に基づいて特定段階であって、前記構成要素の前記位置が前記加工部材の位置に関連した、特定段階と；
前記構成要素の前記位置を用いて1つ以上のトリガ規則を評価段階と；
前記評価に基づいて、1つ以上の動作をトリガ段階とを含む、コンピュータ実装方法。
【請求項４２】
加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグの使用を容易にするためのシステムであって：
1つ以上のプロセッサと；
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合された1つ以上のカメラと；
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合されると共に命令を格納する1つ以上のメモリを含み、前記命令は、前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つによって実行されると、前記システムに：
前記1つ以上のカメラの少なくとも1つを用いて、加工表面に配置された1つ以上のフィルムの1つ以上の画像を取り込ませ；
前記1つ以上の取り込まれた画像における1つ以上のフィルムの縁部に少なくとも部分的に基づいて、前記アダプタの所望の経路を特定させ；
前記リグが第2方向に移動される際に、前記1つ以上のアクチュエータの少なくとも1つを用いて、前記所望の経路に少なくとも部分的に基づいて、前記アダプタを第1方向に移動させるためのアクチュエータ制御情報を与えさせ；
前記第1方向は前記第2方向とは異なり、前記所望の経路は前記アダプタの移動を特定する、システム。
【請求項４３】
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合された1つ以上のセンサをさらに含み、
前記アクチュエータ制御情報は、前記1つ以上のセンサの1つのセンサの位置に少なくとも部分的に基づいている、請求項42に記載のシステム。
【請求項４４】
前記1つ以上のセンサの少なくとも1つは、超音波センサ、レーザーセンサ、又は赤外線センサを含む、請求項43に記載のシステム。
【請求項４５】
前記アクチュエータ制御情報は、前記1つ以上のカメラの第1カメラの位置に少なくとも部分的に基づいている、請求項42に記載のシステム。
【請求項４６】
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合された前記1つ以上のメモリの少なくとも1つは命令を格納し、前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つによって実行されると、前記命令は、前記システムに：
前記第1カメラの位置を特定するため、前記第1カメラによって取り込まれた前記加工表面の第1画像から得られた第1情報を、マップから得られた第2情報と比較させる、請求項45に記載のシステム。
【請求項４７】
前記第1情報は、前記第1画像を分析して確認された特徴の位置情報を含み、前記特徴は前記加工表面上に存在する、請求項46に記載のシステム。
【請求項４８】
前記マップは、1つ以上の位置マーカー及びこれらの対応する位置のリストを含み、前記位置マーカーは前記加工表面に配置され、前記第2情報は前記リストに少なくとも部分的に基づいている、請求項46-47のいずれかに記載のシステム。
【請求項４９】
前記マップは、つなぎ合わされた2つ以上の画像部分を含む画像モザイクを含み、前記画像モザイクは前記加工表面の一部を示す、前記第2情報は、前記画像モザイクに少なくとも部分的に基づいている、請求項46-48のいずれかに記載のシステム。
【請求項５０】
前記1つ以上のフィルムの少なくとも1つは、1つ以上の位置マーカーを含む、請求項46-49のいずれかに記載のシステム。
【請求項５１】
前記所望の経路は前記マップに関連している、請求項46-50のいずれかに記載のシステム。
【請求項５２】
前記加工部材は、前記アダプタが前記所望の経路を辿る際に、材料に対して作業を行うために使用される、請求項42-51のいずれかに記載のシステム。
【請求項５３】
表示装置をさらに含み：
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合された前記1つ以上のメモリの少なくとも1つは命令を格納し、前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つによって実行されると、前記命令は、前記システムに：
前記表示装置に、前記アダプタにおける少なくとも一点の位置を表示させる、請求項42-52のいずれかに記載のシステム。
【請求項５４】
前記少なくとも一点の前記表示された位置は、前記アダプタの中心の位置の上面図を含む、請求項53に記載のシステム。
【請求項５５】
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合された前記1つ以上のメモリの少なくとも1つは命令を格納し、前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つによって実行されると、前記命令は、前記システムに：
前記アダプタにおける少なくとも一点の前記位置に対する前記表示経路の少なくとも一部を、前記表示装置に表示させる、請求項53-54のいずれかに記載のシステム。
【請求項５６】
前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つに作動的に結合された前記1つ以上のメモリの少なくとも1つは命令を格納し、前記1つ以上のプロセッサの少なくとも1つによって実行されると、前記命令は、前記システムに：
前記リグの前記1つ以上のアクチュエータを用いたアダプタ移動範囲の指示を、前記表示装置に表示させ、前記アダプタ移動範囲は、リグ位置が前記加工表面に対して固定された状態で特定される、請求項53-55のいずれかに記載のシステム。
【請求項５７】
前記アダプタ移動範囲の前記表示された指示は、前記特定されたアダプタ移動範囲より小さい領域を示す、請求項56に記載のシステム。
【請求項５８】
前記所望の経路は、前記加工部材の物理的寸法に少なくとも部分的に基づく、請求項42-57のいずれかに記載のシステム。
【請求項５９】
前記加工部材は切削ビットであり、前記物理的寸法は前記切削ビットの幅である、請求項58に記載のシステム。
【請求項６０】
前記第1方向は第1直線方向であり、前記第2方向は第2直線方向である、請求項42-59のいずれかに記載のシステム。
【請求項６１】
前記第1方向は第1回転方向であり、前記第2方向は第2回転方向である、請求項42-60のいずれかに記載のシステム。
【請求項６２】
前記所望の経路は1つ以上の目標点を含む、請求項42-61のいずれかに記載のシステム。
【請求項６３】
加工部材を保持するアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグの使用を容易にするためのコンピュータ実装方法であって：
1つ以上のカメラの少なくとも1つを用いて、加工表面に配置された1つ以上のフィルムの1つ以上の画像を取り込む段階と；
前記1つ以上の取り込まれた画像における1つ以上のフィルムの縁部に少なくとも部分的に基づいて、前記アダプタの所望の経路を特定する段階と；
前記リグが第2方向に移動される際に、前記1つ以上のアクチュエータの少なくとも1つを用いて、前記所望の経路に少なくとも部分的に基づいて、前記アダプタを第1方向に移動させるためのアクチュエータ制御情報を与える段階とを含み；
前記第1方向は前記第2方向とは異なり、前記所望の経路は前記アダプタの移動を特定する、コンピュータ実装方法。
【請求項６４】
工具を案内するためのシステムであって：
前記工具に結合されたベースと；
プローブと；
1つ以上のプロセッサを含む計算装置と；
前記プローブを前記ベースに直交する軸で移動するよう前記計算装置によって制御されるアクチュエータとを含み；
前記計算装置が：
材料をマッピングするための命令を受信し；
前記プローブの少なくとも一部が、前記ベースを超えて前記材料の縁部から離れて延伸するように、前記命令に応答して前記モータに前記プローブを下降させるよう命令し；
前記プローブが前記材料の前記縁部に接触していることを確認し；
前記プローブが前記材料の前記縁部に接触しているという確認に基づいて、前記材料に対する前記プローブの位置を特定するよう構成されている、システム。
【請求項６５】
前記計算装置に通信可能に結合された1つ以上のセンサを含み；
前記計算装置が：
前記プローブが前記材料の前記縁部に接触していることを、前記1つ以上のセンサを介して、又はインターフェースを介して受信した指示を介して確認するよう構成されている、請求項64に記載のシステム。
【請求項６６】
前記計算装置に通信可能に結合された1つ以上のセンサを含み；
前記計算装置が：
前記材料に対する前記プローブの前記位置を特定するため、前記プローブ及び前記材料の少なくとも一部の画像を、前記センサを介して取得するよう構成されている、請求項64に記載のシステム。
【請求項６７】
前記計算装置に通信可能に結合された1つ以上のセンサを含み；
前記計算装置が：
前記1つ以上のセンサを介して前記プローブの三次元位置を特定するよう構成されている、請求項64に記載のシステム。
【請求項６８】
前記計算装置が：
前記工具のフレームからの前記プローブへのオフセット又は配向に基づいて前記プローブの前記位置を特定するように構成されている、請求項64に記載のシステム。
【請求項６９】
前記計算装置が：
前記プローブの半径に基づいて前記材料に対する前記プローブの前記位置を特定するように構成されている、請求項64に記載のシステム。
【請求項７０】
前記計算装置が：
前記加工部材が前記材料の第2縁部に接触していることを確認し；
前記プローブが前記材料の前記第2縁部に接触しているという確認に基づいて、前記材料に対する前記プローブの第2位置を特定するよう構成されている、請求項64に記載のシステム。
【請求項７１】
前記特定された位置と前記第2位置とを組み合わせて、前記材料のマップ、輪郭、又はグリッドを生成することを含む、請求項67に記載のシステム。
【請求項７２】
前記プローブが加工部材又はビットの少なくとも一方を含む、請求項64に記載のシステム。
【請求項７３】
前記材料の切削指示に応答して、前記工具の加工部材の螺旋経路を生成するよう構成された螺旋経路生成要素を含む、請求項64に記載のシステム。
【請求項７４】
工具を案内するための方法であって、
前記工具に結合されたベースを準備する段階と；
プローブを準備する段階と；
1つ以上のプロセッサを含む計算装置を準備する段階と；
前記プローブを前記ベースに直交する軸で移動するよう前記計算装置によって制御されるモータを準備する段階と；
材料をマッピングするための命令を前記計算装置によって受信する段階と；
前記プローブの少なくとも一部が、前記ベースを超えて前記材料の縁部から離れて延伸するように、前記命令に応答して前記モータに前記プローブを下降させるよう前記計算装置によって命令する段階と；
前記プローブが前記材料の前記縁部に接触していることを前記計算装置によって確認する段階と；
前記プローブが前記材料の前記縁部に接触しているという確認に基づいて、前記材料に対する前記プローブの位置を、前記計算装置によって特定する段階とを含む、方法。
【請求項７５】
加工部材を保持するためのアダプタを移動させるための1つ以上のアクチュエータを備えたリグの使用を容易にするための命令を格納する1つ以上のコンピュータ可読媒体であって、前記命令は、1つ以上の計算装置によって実行されると、前記1つ以上の計算装置の少なくとも1つに：
1つ以上のカメラの少なくとも1つを用いて、加工表面に配置された1つ以上のフィルムの1つ以上の画像を取り込ませ；
前記1つ以上の取り込まれた画像における1つ以上のフィルムの縁部に少なくとも部分的に基づいて、前記アダプタの所望の経路を特定させ；
前記リグが第2方向に移動される際に、前記1つ以上のアクチュエータの少なくとも1つを用いて、前記所望の経路に少なくとも部分的に基づいて、前記アダプタを第1方向に移動させるためのアクチュエータ制御情報を与えさせ；
前記第1方向は前記第2方向とは異なり、前記所望の経路は前記アダプタの移動を特定する、1つ以上のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への引用
本願は、2016年8月19日付けで出願された米国仮特許出願第62/377,482号、2017年5月21日付けで出願された米国仮特許出願第62/509,159号、及び2017年5月21日付けで出願された米国仮特許出願第62/509,162号の優先権の利益を合衆国法典第35巻に基づいて主張し、これら3件すべてを本明細書に引用してその全体を援用する。
【背景技術】
【０００２】
材料の上に描かれた視覚ガイドをユーザが手動で辿るのは困難な場合がある。さらに、材料上の工具の位置を特定するのが困難なこともある。
【発明の概要】
【０００３】
本開示の装置、システム、及び方法は、工具の案内を容易にする。幾つかの実施形態では、前記システムは、木材のような材料片の表面に配置可能な載置台を備えたリグ又はフレームを含む。前記工具は前記フレームに電気的又は機械的に結合でき、前記フレームは前記工具と共に前記材料上を通過させることができる。前記システムは、前記材料上での前記工具の位置を特定すると共に前記フレーム、載置台、又は工具を前記材料上の所望の座標に正確に移動させる(又はユーザに移動させるための命令を与える)ためのセンサ、カメラ、又は位置決め論理を含むことができる。
【０００４】
製造又は製作作業は、一片の合板から任意形状を切り出すなど、少なくとも1つの平坦面(flat facet)を備えた材料片に対する又はそれを用いた加工を含むことができる。しかし、一枚の合板など長方形でよい平坦面の縁部や、2Dテンプレートの縁部をそなえたものような滑らかな輪郭線の位置を工具が特定するのは容易ではないことがある。本解決策のシステム、方法、及び装置は、縁部の形状及び/又は位置を検出するための方式に関する。
【０００５】
前記工具は、当該工具の加工部材又はビットの案内を容易にするための1つ以上の技法を備えるよう構成できる。例えば、前記工具はプローブを含むことができ、材料又はワークの表面を測定する、又はワーク上の若しくは前記ワークに対する基準点を確定する横方向探査技法を備えるよう構成できる。前記工具は、前記ワークの輪郭の1つ以上の点を探査してテンプレートをデジタル化できる。前記工具は、両面加工を目的として設計図を位置合わせするため反転させる前と後に、輪郭の1つ以上の点を探査して加工材料の縁部を走査できる。前記工具は、前記輪郭の1つ以上の点を探査してグリッドオーバーレイを生成できる。
【０００６】
幾つかの実施形態では、前記システムは、デジタルプロセッサに結合された手持ち型工具を含むことができる。前記手持ち型工具は、既知又は概ね既知の幾何学的形状を備えたプローブなどの物理的要素を含むことができる。前記プローブは、当該プローブとしての機能に加えて、ドリルビットなど探査以外の機能で使用される前記工具の一部としてもよい。1つ以上のセンサを使用して、前記システムは、任意の座標系でのプローブの３D位置又は場所を特定し、前記位置を格納できる。前記システムは、工具フレームの位置を検出し、当該工具フレームから前記プローブまでのオフセットを用いることで前記位置を特定可能であり、又は前記システムは前記位置を直接検出可能である。
【０００７】
幾つかの実施形態では、前記システムは、プローブ幾何学的形状が前記縁部に接触する位置まで前記手持ち型工具を移動させることで前記材料の前記縁部を検出できる。前記システムは、前記プローブ幾何学的形状が前記材料の前記縁部に接触しているという指示を受信できる。前記指示は、ボタンなどの前記工具のインターフェースを介したものでよく、或いは、前記システムは、前記プローブが前記縁部に接触していることを自動的に検出できる。前記システムはこの接触点をメモリに格納できる。前記システム又は工具は、前記材料の1つ以上の接触点又は縁部をサンプリングできる。前記手持ち型工具を3D経路に沿って移動させることもでき、その間に幾つかの時間域で前記縁部に接触していることもあり、他の時間域では接触していないことがある。
【０００８】
幾つかの実施形態では、前記材料の前記表面には、当該材料の当該表面に対する前記工具、前記加工部材、又はセンサの位置の検出を容易にする位置マーカーで印を付けることができる。前記位置マーカーは、前記工具の前記センサによる簡単且つ高速で、信頼性が高い検出を容易にするよう設計又は構成できる。幾つかの実施形態では、前記位置マーカーは、バイナリーイメージを含むか、又はバイナリーイメージに容易に変換できる態様で作製してよい。例えば、前記位置マーカーは、ドミノを表すことができる白黒画像などの最小計算パワーを用いて検出可能な基準マーカーを含むことができる。
【０００９】
幾つかの実施形態では、本開示は、材料の表面に作業を行う際に発生されうる粉塵を誘導又は抽出するシステム、方法、又は装置に関する。例えば、切削工具が木材のような材料を切削する際におが屑が発生し、これによって前記工具が、前記材料の前記表面に配置されたマーカーを検出することが困難になることがある。本開示の前記工具は、前記材料の切削により発生された前記屑がその内部に誘導される空洞を含む。例えば、前記空洞は、工具フレームの空所を含むことができ、前記工具のファンは前記屑を前記空洞に向けて誘導することができる。さらに、チャンネルを介して前記屑を抽出できるように、真空を前記工具に結合できる。
【００１０】
幾つかの実施形態では、本開示は、ワーク表面に対する工具の位置を特定するためのシステム、方法、又は装置に関する。前記システム、方法、及び装置は、前記切削工具(例えば、切削ビット)の先端が前記材料の前記表面に接触又は押圧された時を特定するため、前記工具の前記先端によりかけられる力の変化を算出できる。例えば、前記工具の前記先端は、このワーク表面に接触していない第1位置に配置できる。前記先端は、前記材料の前記表面に接触する第2位置まで徐々に移動できる。前記工具の前記先端が前記第2位置に移動すると、前記システム、方法、及び装置は、力が変化したことを確認でき、これは、前記工具先端による前記材料の前記表面への接触を示すことができる。例えば、前記工具のベースにかけられる力は、前記工具の前記先端が前記力の一部を前記ベースから除去する(offload)ので小さくなることがある。
【００１１】
本開示の少なくとも1つの側面は、工具の位置検出を較正するためのシステムに関する。前記システムは、前記工具に結合されたベースを含むことができる。前記ベースは加工表面に接触できる。前記システムは、1つ以上のプロセッサを備えた計算装置を含むことができる。前記システムは、前記計算装置に通信可能に結合されたセンサを含むことができる。前記システムは、前記計算装置によって制御されるモータを含むことができる。前記計算装置は、前記ベースの一部分によって前記加工表面に掛けられる力の量を示すパラメータの第1値を前記センサを介して特定できる。前記計算装置は、前記モータに、前記加工部材を加工表面に向けて延伸させるよう指示できる。前記計算装置は、前記加工部材が前記加工表面に接触すると、前記センサを介して前記パラメータの第2値を確認できる。前記計算装置は、前記パラメータの前記第1値を前記パラメータの前記第2値と比較して、前記第1値と前記第2値との差を生成できる。前記計算装置は、前記第1値と前記第2値との差が閾値より大きいことに応答して、前記加工表面に対する前記加工部材のz軸位置を特定できる。
【００１２】
本開示の少なくとも1つの側面は、工具の加工部材の位置を評価する方法に関する。前記方法は、前記工具のベースの一部分によって前記加工表面にかけられた力を示すパラメータの第1値を検出する1つ以上のプロセッサを含む計算装置に通信可能に結合されたセンサを含むことができる。前記方法は、前記加工部材を加工表面に向けて延伸させる、前記1つ以上のプロセッサによって制御されるモータを含むことができる。前記ベースは、前記加工表面に少なくとも部分的に接触できる。前記方法は、前記加工部材が前記加工表面に接触するときに、前記センサが前記パラメータの第2値を検出する段階を含むことができる。前記パラメータの前記第2値は前記パラメータの前記第1値未満でよい。前記方法は、前記計算装置が、前記第1値と前記第2値との差が閾値より大きいことに応答して、前記加工表面に対する前記加工部材のz軸位置を特定する段階を含むことができる。
【００１３】
少なくとも1つの側面は、工具の加工部材の位置を特定するシステムに関する。前記システムは、前記工具に結合されたベースを含むことができる。前記システムは、1つ以上のプロセッサを備えた計算装置を含むことができる。前記システムは、前記計算装置に通信可能に結合されたセンサを含むことができる。前記システムは、前記計算装置によって制御されるモータを含むことができる。前記システムは、前記ベースの一部分によって加工表面に向けてかけられる力の量を示すパラメータの第1値を、前記センサを介して認識できるよう構成された前記計算装置を含むことができる。前記計算装置は、前記モータに、前記加工部材を前記加工表面に向けて延伸させるよう指示できる。前記計算装置は、前記加工部材が前記加工表面に接触した状態で、前記センサを介して前記パラメータの第2値を認識できる。前記計算装置は、前記パラメータの前記第1値を前記パラメータの前記第2値と比較して、前記第1値と前記第2値との差を認識できる。前記計算装置は、前記第1値と前記第2値との差が閾値より大きいことに基づいて、前記加工表面に対する前記加工部材のz軸位置を特定できる。
【００１４】
少なくとも1つの側面は、工具の加工部材の位置を特定する方法に関する。前記方法は、1つ以上のプロセッサを含む計算装置に通信可能に結合されたセンサによって、前記工具のベースの第1垂直位置に関するパラメータの第1値を検出する段階を含むことができる。前記方法は、前記計算装置によって制御されるモータによって、前記加工部材を前記加工表面に向けて延伸する段階を含むことができる。前記方法は、前記加工部材が前記加工表面に接触すると前記センサを介して、前記工具の前記ベースの第2垂直位置を示す前記パラメータの第2値を検出する段階を含むことができる。前記方法は、前記計算装置によって、前記パラメータの前記第1値を前記パラメータの前記第2値と比較して、前記工具の前記ベースの垂直位置における変化を特定する段階を含むことができる。前記方法は、前記計算装置によって、前記工具の前記ベースの前記垂直位置における前記変化に基づいて、前記加工表面に対する前記加工部材のz軸位置を特定する段階とを含むことができる。
【００１５】
少なくとも1つの側面は、工具の加工部材の位置を特定するシステムに関する。前記システムは、前記工具に結合されたベースを含むことができる。前記システムは、1つ以上のプロセッサを備えた計算装置を含むことができる。前記システムは、前記計算装置に通信可能に結合された1つ以上のセンサを含むことができる。前記システムは、前記計算装置によって制御される1つ以上のモータを含むことができる。前記計算装置は、前記1つ以上のセンサを介して前記加工部材のz軸位置を特定できる。前記計算装置は、前記1つ以上のモータを制御して前記加工部材を第1位置から第2位置へ移動させるためのモータ制御情報を、前記加工部材の前記z軸位置に少なくとも部分的に基づいて与えることができ、前記工具は当該工具の前記加工部材の所定の経路に隣接した調整範囲(例えば、補正半径、補正範囲)内の方向に前進される。
【００１６】
少なくとも1つの側面は、工具の加工部材の位置を特定するシステムに関する。前記システムは、前記工具に結合されたベースを含むことができる。前記システムは、1つ以上のプロセッサを備えた計算装置を含むことができる。前記システムは、前記計算装置に通信可能に結合された1つ以上のセンサを含むことができる。前記システムは、前記計算装置によって制御される1つ以上のモータを含むことができる。前記加工部材によって前記加工表面から除去された材料の微粒子を移動させる前記工具の空洞とを含むことができる。前記計算装置は、前記1つ以上のセンサを介して受け取られた第1情報に基づいて前記加工部材の第1位置を特定できる。前記計算装置は、前記加工部材の前記第1位置を所定の経路と比較して、前記経路に対応した前記工具の前記加工部材の第2位置を特定できる。前記計算装置は、前記1つ以上のモータを制御して前記加工部材を前記第1位置から前記第2位置へ移動させるためのモータ制御情報を、前記第2位置に基づいて与えることができ、前記工具は、当該工具の前記加工部材の所定の経路に隣接した調節範囲内の方向に前進され、前記空洞は、前記工具が前進する方向の反対方向に前記材料の前記微粒子を移動させるよう構成されている、システム。
【００１７】
本開示の幾つかの実施形態は、加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグの使用を追跡することを含む。本明細書には、第1コンピュータシステムからデジタルデザインを受信し；前記デジタルデザインに基づいて前記リグの構成要素の所望の経路を特定し、加工部材が前記加工表面に対して移動される際に、前記構成要素の位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて追跡データを第2コンピュータシステムに送信するシステム、方法、及びコンピュータ可読媒体が記載されている。
【００１８】
本開示の幾つかの実施形態は、加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグを使用した協力を可能にすることを含む。本明細書には、加工表面に関連した情報を取得し；この収集した情報を第1コンピュータシステムに送信し；前記第1情報に基づいている第2情報を第2コンピュータシステムから受信し；前記第2情報に少なくも部分的基づいて前記リグの構成要素の所望の経路を特定するシステム、方法、及びコンピュータ可読媒体が記載されている。
【００１９】
本開示の幾つかの実施形態は、リグを使用して加工表面に対する情報を特定することを含む。本明細書には、前記加工表面に関連した第1データを取得し；加工部材が前記加工表面の縁部に接触した状態で、前記加工表面に関連した第2データを取得し；前記リグの構成要素の位置を特定し；前記加工表面の縁部を特定するシステム、方法、及びコンピュータ可読媒体が記載されている。
【００２０】
本開示の幾つかの実施形態は、加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグを制御することを含む。本明細書には、加工表面に関連した第1データを収集し；前記リグの構成要素の位置を特定し；前記構成要素の前記位置を用いて1つ以上のトリガ規則を評価し；前記評価に基づいて1つ以上の動作をトリガする、システム、方法、及びコンピュータ可読媒体が記載されている。
【００２１】
本開示の幾つかの実施形態は、加工部材を保持するためのアダプタを移動させる1つ以上のアクチュエータを備えたリグの使用を容易にすることを含む。本明細書には、加工表面上のフィルムの画像を取り込み；前記取り込まれた画像における前記フィルムの縁部に基づいて前記アダプタの所望の経路を特定し；前記右がユーザによって第2方向に移動される際に、アダプタを第1方向に移動させるためのアクチュエータ制御情報を与えるシステム、方法、及びコンピュータ可読媒体が記載されており、前記第1方向は前記第2方向とは異なり、前記所望の経路は前記アダプタの運動を特定する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図1は、自動的に案内される工具用の装置の一実施形態の代表例である。
【図２】図2は、目標経路領域を辿って自動的に案内される工具用の装置であって、設計図に従って作業を行うための装置の一実施形態の代表的な例である。
【図３】図3は、自動的に案内される工具用のシステムの一実施形態の例示的なブロック図である。
【図４】図4は、自動的に案内される工具用の方法の一実施形態の例示的なフローチャートである。
【図５】図5は、自動的に案内される工具用の方法の一実施形態の例示的なフローチャートである。
【図６】図6は、一実施形態による、本明細書で開示したシステム、装置、及び方法の様々な要素を実装するために使用できるコンピュータシステムの一般的なアーキテクチャを示すブロック図である。
【図７】図7A-7Bは、一実施形態による、本明細書で開示したシステム、装置、及び方法の様々な要素を実装するために使用できる位置決めマーカーの説明図である。
【図８】図8A-8Bは、一実施形態による、本明細書で開示したシステム、装置、及び方法の様々な要素を実装するために使用できる粉塵粒子を誘導又は抽出するための装置の一実施形態の代表例である。
【図９】図9A-9Bは、一実施形態による、本明細書で開示したシステム、装置、及び方法の様々な要素を実装するために使用できる粉塵粒子を送出又は抽出するための底部プレートの一実施形態の上面透視図の代表例である。  図9Cは、一実施形態による、本明細書で開示したシステム、装置、及び方法の様々な要素を実装するために使用できる粉塵粒子を送出又は抽出するための底部プレートの一実施形態の底面透視図の代表例である。  図9Dは、一実施形態による、本明細書で開示したシステム、装置、及び方法の様々な要素を実装するために使用できる粉塵粒子を誘導又は抽出するための底部プレートの一実施形態の上面透視図の代表例である。
【図１０】図10A-10Bは、一実施形態による、本明細書で開示したシステム、装置、及び方法の様々な要素を実装するために使用できる工具先端の位置を特定するためのシステムの一実施形態の代表例である。  図10C-10Dは、一実施形態による、本明細書で開示したシステム、装置、及び方法の様々な要素を実装するために使用できる工具先端の位置を特定するための装置に配置された力覚センサの一実施形態の代表例である。
【図１１】図11A-11Bは、一実施形態による、本明細書で開示したシステム、装置、及び方法の様々な要素を用いて粉塵粒子を誘導又は抽出する代表例である。
【図１２】図12は、一実施形態による工具の加工部材の位置を特定する方法を示すブロック図の代表例である。
【図１３】図13は、一実施形態による工具の正面図を示す。
【図１４】図14は、一実施形態による、加工部材が取り付けられていない状態の工具の正面図を示す。
【図１５】図15は、一実施形態による、加工部材を取り付けた状態の工具の側面図を示す。
【図１６】図16は、一実施形態による、加工部材を取り付けられていない状態の工具の側面図を示す。
【図１７】図17は、一実施形態による、加工部材を取り付けた状態の工具の背面図を示す。
【図１８】図18は、一実施形態による、加工部材を取り付けられていない状態の工具の背面図を示す。
【図１９】図19は、一実施形態による、加工部材を取り付けた状態の工具の上面図を示す。
【図２０】図20は、一実施形態による、加工部材を取り付けられていない状態の工具の上面図を示す。
【図２１】図21は、一実施形態による、後部の内部載置台及び旋回構成要素の底面図を示す。
【図２２】図22は、一実施形態による工具を案内するためのシステムを示す。
【図２３】図23は、一実施形態に従って工具を案内するためのフローチャートを示す。
【図２４】図24は、一実施形態による縁部の検出を示す図である。
【図２５】図25は、一実施形態による縁部の検出を示す図である。
【図２６】図26は、一実施形態による縁部の検出を示す図である。
【図２７】図27は、一実施形態によるシステムが生成した螺旋工具経路を示す図である。
【図２８】図28A-Dは、一実施形態による工具を示す図である。
【図２９】図29は、一実施形態による自動的に案内されるシステムからの例示的なログ及びコンピュータシステムからの例示的なログである。
【図３０】図30A-30Dは、一実施形態によるテンプレートの範囲を定めるためのフィルムの使用を示す一連の図である。
【図３１】図31は、一実施形態による6台のコンピュータシステムの例示的なネットワーク接続性の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本開示は、一般に、木工又は印刷のような表面上で作業を行うためのシステム及び方法に関する。幾つかの実施形態では、本開示は、材料の表面を基準として工具の位置を特定し、その位置を用いて例えば切断経路又は線引き経路など所定の経路又は設計図に沿って工具を案内、調節、又は自動補正することに関する。幾つかの実施形態では、この基準位置は、遠隔コンピュータシステムから取得したデザイン又は設計図に対応できる。
【００２４】
製造又は製作作業は、一片の合板から任意形状を切り出すなど、少なくとも1つの平坦面(flat facet)を備えた材料片に対する又はそれを用いた加工を含むことができる。しかし、一枚の合板など長方形でよい平坦面の縁部や、2Dテンプレートの縁部をそなえたものような滑らかな輪郭線の位置を工具が特定するのは容易ではないことがある。本解決策のシステム、方法、及び装置は、縁部の形状及び/又は位置を検出するための方式に関する。
【００２５】
この工具は、当該工具の加工部材又はビットの案内を容易にするための1つ以上の技法を備えるよう構成できる。例えば、この工具はプローブを含むことができ、材料又はワークの表面を測定する、又はワーク上の若しくはワークに対する基準点を確定する横方向探査技法を備えるよう構成できる。この工具は、ワークの輪郭の1つ以上の点を探査してテンプレートをデジタル化できる。この工具は、両面加工を目的として設計図を位置合わせするため反転させる前と後に、輪郭の1つ以上の点を探査して加工材料の縁部を走査できる。前記工具は、前記輪郭の1つ以上の点を探査してグリッドオーバーレイを生成できる。
【００２６】
幾つかの実施形態では、このシステムは、デジタルプロセッサに結合された手持ち型工具を含むことができる。この手持ち型工具は、既知又は概ね既知の幾何学的形状を備えたプローブなどの物理的要素を含むことができる。このプローブは、プローブとしての機能に加えて、ドリルビットなど探査以外の機能で使用される工具の一部としてもよい。1つ以上のセンサを使用して、このシステムは、任意の座標系でのプローブの３D位置又は場所を特定し、その位置を格納できる。このシステムは、工具フレームの位置を検出し、当該工具フレームからプローブまでのオフセットを用いることで上記位置を特定可能であり、又は前記システムは上記位置を直接検出可能である。
【００２７】
幾つかの場合では、本開示は、工具の加工部材の位置の評価を容易にすることができる。加工部材の位置の評価は、例えば、切削工具の幾何学的形状の特定又はワーク(例えば、加工表面)の幾何学的形状の特定を含むことができる。
【００２８】
工具の幾何学的形状の特定は、工具の基準系に対する工具先端(例えば、加工部材)の位置の特定を含む又はそうした特定を指すことができる。工具の幾何学的形状の特定は、切削工具の直径の特定を含む又はそうした特定を指すことができる。この工具の幾何学的形状情報を用いて、加工部材の切削フルートの長さ及びこのカッターの角度(例えば、V彫刻ビット又はねじれ角)を自動的に特定できる。
【００２９】
ワークの幾何学的形状の特定は、切削される材料の厚さの特定もしくは測定を含む又はそれを指すことができ、あるいは工具先端で表面を繰り返し探ることによってその地形図を作成することを含む又はそうした作成を指すことができる。この工具は、ワークの穴などの対象となる特徴の位置を特定できる。
【００３０】
本開示は、工具の基準系に対する加工部材又は工具先端の位置(例えば工具高さ)を特定するための1つ以上の技法を使用できる。例えば、工具は、工具先端すなわち加工部材及びベースを含むことができる。工具のベースは、加工表面上に置いて加工表面に接触できる。工具先端の位置を特定するための技法は、工具のベースで重さを測定しつつ、工具先端をワーク表面(又はテーブルなどの好都合な平坦面)まで延伸又は落とす段階を含むことができる。工具先端がワーク表面に接触するとき、切削工具の付加的な下向き運動が起こるため、重さが工具先端まで移されて装置のベースから取り除かれうる。工具は、ベースでの重量の減少をベース内の重さセンサによって検出できる。この技法は、工具先端の位置特定の正確性を向上させることができるが、それは、工具先端位置を、装置のベースをワーク表面から持ち上げるのに必要な工具移動距離のわずかな部分内で特定できるからである。幾つかの場合では、工具先端が非常に鋭利であれば、装置を持ち上げるのに十分な力を発生させる前に、ワーク表面(例えば木材)に工具先端が一定距離にわたり沈む又は入ることがある。しかし、重さセンサは、小さな力の低下(例えば、工具先端が加工表面に接触する前に材料に対して工具又はベースによって発揮される力の1%、2%、3%、5%、0.5%、0.1%、又は10%)であっても検出するよう構成できるため、工具先端が少なくとも部分的に加工表面に入れば、工具は、工具先端が加工表面に接触する際の力の変化を検出できる。
【００３１】
さらに、工具は力の変化の検出に基づいて位置を特定できるので、工具は、重さセンサの絶対較正を行うことなく、この技法で工具先端の位置を特定できる。従って、安価で較正されていない力覚センサを使って工具先端の位置を特定できるようになる。力覚センサの例は、力感知性抵抗器、容量性力覚センサ、高域センサ、又は圧抵抗センサを含むことができる。
【００３２】
工具は、工具先端すなわち加工部材がワーク表面に触れる又は接触したときを、ベースの持ち上がりを検出、検知、特定、又は他の方法で確認することによって検出できる。ベースの持ち上がりは比較的小さくてよい(例えば、力覚センサにおける0.1%、0.5%、1%、2%、5%、10%、15%、20%又は他のパーセンテージの力の減少)。幾つかの場合では、工具はベースの傾きに基づいてその持ち上がりを検出できる(例えば、1度角、2度、5度、10度、15度、25度又は検出可能な他の傾き)。工具は、カメラ、視覚情報、又は慣性測定装置(1つ以上の加速度計、ジャイロスコープ、又は磁気計を含むIMU)を使って傾きを検出できる。例えばこのカメラは、取り込んだ画像における移動が、ベースの持ち上げに起因する傾きに一致すると判断できる。カメラは、工具が工具先端を加工表面に接触させる前に第1の写真すなわち画像を撮り、次に、工具先端が加工表面に接触したときに第2の画像を撮ることができる。カメラは、第1の画像と第2の画像とを比較して、これら2つの画像の傾き又は変化を識別できる。IMUは、ベースの持ち上げに起因する運動又は突然の運動に応答して傾きを示すことができる。幾つかの実施形態では、工具は、切削工具の先端への力を直接的に測定するために、工具取付台に力覚センサを含めることができる。
【００３３】
工具は、先端すなわち加工部材位置、直径、又は工具の幾何学的形状を含む工具に関する付加的情報を特定又は検出できる。例えば、工具は、ビーム遮断(break-beam)センサ(例えば、レーザ遮断ビームセンサ、赤外線遮断センサ、光電センサ、又は光学センサ)を含むことができる。加工部材は、センサの動作線(line of action)に落とすことができ、すると工具は、加工部材がビームを遮断するときに加工部材の位置を検出できる。幾つかの場合では、ビームの軸は、工具の座標系に対して予め較正しておいてもよい。しかし、先端位置を、先端の幾何学的形状に基づいてこの技法で正確に検出するのが容易でない場合もある(例えば、先端の形状が端から端まで平坦でない場合)。
【００３４】
工具は、容量性センサ又は電磁センサを用いて工具先端の加工表面への近接度を測定できる。例えば、電磁センサは、金属を含む工具先端又は加工部材の近傍でのセンシングコイルのインダクタンスの変化を、この金属内に誘導された渦電流を感知することで感知又は検出できる。
【００３５】
別のアプローチは、工具に向けられた視覚カメラを用いて加工部材すなわち工具先端の位置を特定するものである。この視覚カメラは、工具先端を検出するため工具座標系に対して予め較正しておくことができる。幾つかの場合では、視覚カメラは、線形荷電結合素子(CCD)センサ又は他の画像センサを含むことができる。線形CCDセンサは、工具先端を検出するのに視覚カメラより処理が少なくなる場合がある。
【００３６】
工具は、これらの技法の1つを用いて工具の直径を測定できる。工具は、工具先端の位置を測定又は特定する間に、工具先端をあちこちに移動させることができる。工具先端を移動させることによって、工具がビーム遮断センサを左右に通過することで、工具は、単一のセンサを用いて工具直径を検出できる。工具の横方向の運動は第1の遮断を引き起こし、次に、ビームを遮断解除して工具直径の測定ができる。ルータービットはねじれ刃を備えることがあるので、工具は、その直径を特定するため、工具の長さに沿って多数の測定を実行することができる。渦電流又は容量性検知を一次元センサと共に使用し、センサデータを工具位置に相関させることで工具の幾何学的形状に関する多次元情報を得ることによって、工具は直径を特定できる。工具は、V字切削ビットの場合、先端角度などの工具先端に関する付加的情報を求めることができる。さらに、工具は、工具の幾何学的特性を検出するための視覚カメラを含むことができる。
【００３７】
工具は、工具先端の位置を、加工表面の平面上の装置位置と相関することによってワーク表面の幾何学的形状を測定できる。これを行うため、工具先端の位置を検出することによって、工具(例えば、円錐形又は球形先端を備えた円筒形工具)は、まず工具の基準系に関連付けできる。工具の基準系に対する工具先端の位置がいったん分かれば、工具は対象表面(例えば、加工表面)上で横方向に位置決めして加工表面の垂直位置を特定できる。加工表面の垂直位置は、その深さが対象となる木片の凹部、空洞、へこみ、又は窪み部分を示すことができる。工具先端は、当該工具先端が凹部の底部に接触するまで挿入、延伸、下降、突入、又はそれ以外の方法で移動させればよい。工具先端が最初にワーク表面に接触した表面の上部を超える工具先端の付加的な変位は、凹部の深さを示す。凹部の表面状態が知りたいならば、工具は凹部の周囲で多数の地点へ移動させてもよい。工具は、これら多数の地点それぞれで深さを求めることができる。工具は、当該工具の深さ及び横方向位置の両方を記録できる(例えば、x、y、及びz座標であって、x及びy座標が横方向位置を示し、z座標が深さを示すことができる)。横方向の移動は、内蔵式位置決め載置台を用いて自動で、又はユーザによって手動で、又はその両者を組み合わせて実行できる。
【００３８】
別の可能な応用例としては、ワーク表面の穴の中心位置を見つけることとすることもできる。円錐形の先端を備えた工具をシステムに装着できる。すると工具は、概ね穴の中心の上に(例えば、穴の直径の5%、10%、15%、20%、25%、30%、50%、75%、又は90%以内)に配置でき、先端が穴の円に接触するまで突入させることができる。工具先端は円錐形とすることができるので、工具先端は、工具を穴の中心に配置させることができる。すると工具は、例えば視覚システムを用いて穴の位置を確認することで横方向位置(例えば、x及びy座標)を特定できる。
【００３９】
工具は、材料の加工表面又は他の部分の厚さを求めることができる。加工表面の求められた厚さを用いて、工具は、自動的に、材料の厚さに依存することがある(例えば、フィンガーの長さが接合材料の厚さに対応すべき組継ぎ)切削深さを設定し又は切削経路を更新できる。工具は、材料の厚さを特定又は測定し、工具又はその一部を加工表面若しくは材料の縁部上に設置又は配置し、工具先端が材料を支持している表面に接触するまで延伸させればよい。加工表面を支えている表面に接触するために、工具先端が加工表面の上部を超えて延伸する深さが加工表面の厚さを示すことができる。
【００４０】
工具は、コンター木、バイナリーイメージ、基準マーカー、又はドミノを含むことができる位置マーカーを用いて加工材料の表面に対する工具又は工具先端の位置を特定できる。本開示は、工具の一部に設けられた1つ以上のチャンネルを介して粉塵を誘導する空気流を発生することで、工具の一部から粉塵の誘導及び抽出を容易にする。本開示は、工具の先端が材料に接触するときに力の減少を検出する力覚センサを用いて工具先端の高さを容易に特定する。
【００４１】
特定された情報を使って、工具の加工部材を案内して対象材料(例えば加工表面)で作業を行うように工具を構成できる。幾つかの実施形態では、システムは、この作業を行うために工具を自動的に案内できる。例えば、幾つかの実施形態では、本開示は、作業を行われている材料に対する工具又は工具を含んだリグ(rig)の位置を確認できる手持ち型システムを提供する。幾つかの実施形態では、この装置は手持ち型でなくてもよく、例えば、この装置は、遠隔操作プラットフォーム、ロボットプラットフォーム、又は制御可能若しくは制御可能でない他の種類の可動プラットフォームのような可動プラットフォーム上に設けてもよい。このシステムは、工具の位置を、工具の現在位置及び設計図に対応した所望位置に基づいて又はそれらに応じて調節できる(又は、工具の位置を調節するための命令を与えることができる)。幾つかの実施形態では、このシステムは手で操作できる作業機器を備えた手持ち型装置を含み、これは、作業機器が移動する正確な経路を与えるため、空間的位置に基づいて作業器具の位置を高精度で調節できる。
【００４２】
幾つかの実施形態では、本明細書に開示されたシステム及び方法は、工具の対象材料上での現在地又は位置を正確、頑強に又は低待ち時間で検出可能な位置検出システムを含むことができ又はそうした1つ以上の位置検出技法を実行できる。例えば、工具及び付随する制御回路に結合されたビデオ又は静止画カメラを用いて、材料の表面を走査し、走査データ又は走査画像データを処理して材料に作業を行う前に材料表面のデジタルマップを生成できる。材料に対する作業の実行時に工具が材料の表面近くに運ばれると、カメラは第2画像を撮影し、第2画像をデジタルマップと比較して材料に対する工具の位置を検出できる。
【００４３】
様々な実施形態では、様々な位置検出技術を使用できるが、それらには、例えばRF、近接場型通信（near field communication）、ブルートゥース（登録商標）、レーザ追跡及び感知などの無線位置感知技術の組込や、工具の位置を特定し且つ作業を行うための工具の案内又はその位置調節を容易にするための他の適切な方法などなどが含まれる。幾つかの実施形態では、このシステムは、工具の位置を特定するために2つ以上の位置検出技法を使用するハイブリッド位置検出システムを含むことができる。例えば、各位置検出技法は、直交強さ及び弱点(orthogonal strengths and weaknesses)を含むが、組み合わせれば、高い精度と短い待ち時間で位置を検出できる。例えば、第1位置検出技法は高精度だが頻度が低くしてもよい(例えば、正確に位置を特定するが待ち時間が長い、毎秒一回データを取得するよう構成されたセンサ)。第1位置検出技法は、高頻度かつ高精度で位置情報を与えるが、与える情報が限られているセンサを含む第2位置技術(例えば、高頻度かつ高精度だが、全世界的な文脈における工具の位置でなく動きの方向及び速度を含む推測航法のみを与える光学マウスセンサ)と組み合わせてもよい。一例では、このハイブリッド位置検出システムは、カメラを用いて、材料表面上の工具の位置を正確に求めるために画像を取得し、次に、光学マウスセンサを用いて画像の次のフレームが到着するまでこの位置の変化を追跡できる。
この例では、光学マウスセンサを用いる第2位置検出技術はすべての位置追跡を実現しないことがあるが、それは、位置特定のために速度を組み込むことは時間の経過と共にエラーを蓄積することになり、或いはこの装置は、拾い上げられ異なる場所に置かれるとその位置を特定できないためである。
【００４４】
幾つかの実施形態では、切削又は線引き動作の前にマップを生成するために、ユーザは、カメラが材料の表面若しくはその所望部分のすべて、実質的にすべて、又はその一部の画像を取得するまでそのカメラで材料の表面を走査すればよい。システムは、これら画像を取得し、それらをつなぎ合わせて統合されたマップを生成できる。このデジタルマップ画像の生成及び位置の検出は、例えば1つ以上の画像処理技法、パターン認識技術、場所特定技術、コンピュータビジョン技術を含むことができる。例えば、システムは、第1画像の点A及びBが第2画像の点C及びDに対応すると判断できるので、それら2つの画像をつなぎ合わせることができる。例えば、木材の表面上で、システムは画像における変化、明るい箇所、色の変化、印、基準マーカー、2値化画像、又は木目を識別し、それらをデジタルマップと比較して位置を特定できる。別の例では、システムは、角、側部、照明パターン、又は位置を特定できる他の印を利用してもよい。
【００４５】
材料には印を付けて、材料の表面のマッピングや材料上の又は材料に隣接した工具の位置の検出を容易にできる。例えば、金属又はプラスチックなどの材料の表面は、位置を正確に検出するのに十分な、識別用の印を含んでいないことがある。識別用の印又はマーカーを材料に付加して、パターン認識又は画像処理などの位置検出技法の実行を容易にしてもよい。これらマーカーは、任意種類の材料、インク、テープ、光、レーザ、彫刻、型彫り、温度勾配、隠顕インク(例えば、紫外線又は他の周波数の光が当たったときのみ可視となるインク)を含むことができる。幾つかの実施形態では、このマーカーは、上記の対象材料の表面の少なくとも一部に貼り付け可能なテープを含む。こうしたテープには、例えば、一意のバーコード、デザイン、パターン、色、型彫り、隆起部、又は凹部などのシンボルを含むことができる。幾つかの実施形態では、こうしたマーカーには、ユーザがペン、鉛筆、インク、隠顕インク、塗料、クレヨン、又は他の任意印付け又は筆記用具で対象材料に無作為に印し付けすることが含まれる。
【００４６】
材料の表面のデジタル画像を生成することに加え、幾つかの実施形態では、システムは、材料の表面における切削又は線引き設計図を特定できる。設計図は、システムのユーザが所望する任意の切削又は線引きを含むことができる。例えば、この設計図は、手描きデザイン、トレーシング、絵、画像、計算機支援設計(「CAD」)ソフトウェアを使用して生成したデザイン、購入したデザイン、又は購入した電子デザインを含むことができる。この設計図は、少なくとも一枚の木片から切り取り可能なテーブルのデザインなど、材料に動作を実行することで工具が作成できるオブジェクトのデザインでよい。
【００４７】
システムは、この設計図をマップ画像と組み合わせ或いはそれ以外の方法で設計図を材料表面のマップに関連付けるか、又は設計図をマップ画像に重ね合わせることができる。幾つかの実施形態では、この設計図は、材料の最初のマップを生成する前又は後に材料表面に描くことができる(そのインクが紫外線又は他の波長を使ってシステムにより検出可能な特別なペンを用いて)。例えば、材料の表面が最初のマッピング段階でデザイン(例えば、切削デザイン又は線引きデザイン)を含む場合、システムは画像を処理して設計図を識別し、それを材料表面のデジタルマップに含めることができる。このデザインが最初のマップ生成後に材料の表面に描かれ又は他の方法で印付けされる場合、システムは、カメラを使って材料を再走査したり材料の新規画像を撮影したりすることで、このデザインが印された材料の画像を取得できる。このデザインが最初のマップ生成前に材料の表面に描かれ又は他の方法で印付けされる場合、システムは、切削又は線引き設計図としてこのデザインを識別するか、ユーザが、識別されたデザインは切削又は線引き設計図であることをシステムに知らせればよい。
【００４８】
幾つかの実施形態では、デザインを材料の表面に物理的に加えたり、それ以外の方法で実際の材料にデザインを印し付けたりすることなく、デジタルデザインを材料の表面のデジタルマップに加えることができる。例えば、このデジタルデザインはコンピュータ上で生成し、そのデザインはCAD図面、ベクトル図面(例えばSVG、DXF)、又は他の種類の図面(例えば、JPEG、BMP、又はGIF)を含むことができる。例えば、CADソフトウェアを使用すれば、ユーザは設計図を加えることでマップ画像を修正できる。他の任意ソフトウェアを用いて、設計図をマップ画像と組み合わせ或いはそれ以外の方法で設計図を材料表面のマップに関連付けることができる(例えば、材料への作業の実行を容易にするために使われる設計図の位置を示すデータ)。デザインをデジタルマップ又はデジタルマップ画像に位置合わせ(register)した後、システムは、設計図を含む対応するデジタルマップデータ又はデジタル画像データを工具に与えることができる。幾つかの実施形態では、システムは、デザインを含むマップ画像を工具の表示装置上で表示して、材料へのユーザの作業の実行を容易にできる。幾つかの実施形態では、工具は、設計図を表示することなく設計図に従って作業を実行できる(例えば、工具は作業の一側面を自動的に実行してよいし、或いは、工具は表示装置を含まなくてもよい)。
【００４９】
幾つかの実施形態では、このデジタルデザインは、ベクトル図面(例えば、スケーラブル・ベクター・グラフィックス(SVG)ファイル、DXFファイル)を用いて指定しても良い。一実施形態では、デザインの特徴は、SVGフォーマットで使用される経路又は基本形状でよい。幾つかの実施形態では、切削ビットの経路は、SVGフォーマットのデジタルデザインを用いて生成させてよく、この経路は、幾つかの実施形態では、SVGフォーマットで使用される経路又は基本形状を含む、SVGフォーマットも使用する。
【００５０】
切削又は線引き動作時に、ユーザは、工具を材料の表面上又はその近くに配置できる。表面上に工具を置くと、カメラが、材料の表面の一部を再走査又はその画像を撮影できる。この画像は、切削工具又は線引き工具とは異なる位置にある材料の一部に対応できる。システムは、新規画像における識別用印と、材料上の作業の実行前に生成されたマップ画像における識別用印とを比較することで、材料の表面又は設計図に対する工具の位置を特定できる。カメラは工具に取り付け又はそれ以外の方法で結合でき、カメラの取り込み側面(例えば、レンズ)は、切削工具(例えば、ドリルビット)からの固定且つ既知のベクトルで材料の表面に向けられる。切削工具から離れてカメラの焦点を合わせることで、システムは、位置検出用のマーカーを分かりにくくする可能性がある、切削により生じた破片が比較的写らない画像を取得できる。
【００５１】
システムは、新規画像を材料の表面のデジタルマップと比較して、工具の正確な位置を特定できる。例えば、右上角に対応するデジタルマップの部分は、一組の識別用印を含むことができる。新規画像を取得すると、システムはこれら同一の識別用印を識別し、これら印がマップ画像の右上角に対応することを特定できる。次に、システムは、カメラベクトルオフセットに基づいて切削又は線引き工具の正確な位置を特定できる。
【００５２】
幾つかの実施形態では、システムは、切削又は線引き工具の正確な位置を表示装置(例えば、工具の表示装置、又はシステム若しくは工具に通信可能に結合された遠隔表示装置)上に実時間で表示できる。システムは、「X」、円、ドット、アイコン、又は工具の現在の位置を知らせる他の任意表示を介して表示装置上で位置を示すことができる。幾つかの実施形態では、工具は、現在の位置の表示を設計図又は切削経路(例えば、所定の経路)に重ね合わせる(overlay)ことができる。幾つかの実施形態では、工具は、現在の位置の表示をマップ画像に重ね合わせることができる。幾つかの実施形態では、工具は、現在の位置の表示を、設計図のオーバーレイを含むマップ画像に重ね合わせることができる。
【００５３】
幾つかの実施形態では、システムは、工具の検出位置又は設計図に基づいて工具を調節又は移動させる位置決めシステムを含むことができる。幾つかの実施形態では、システムは、工具の位置を検出する様々な位置検出技法を用いることができ、さらに、工具の位置を移動又は調節する様々な位置決め技法を用いることができる。例えば、システムは、工具を位置決めするため2つ以上の位置決めシステムを含むハイブリッド位置決めシステムを含むことができる。工具の位置及び工具の所望の位置を特定すると、第1位置決めシステムは、比較的広い範囲にわたるが比較的低い精度で、工具を移動、調節、又は位置決めする(例えば、工具を材料の作業領域又は表面の任意場所へ移動する)よう構成できる。第2位置決めシステムは、比較的短い範囲にわたって(例えば、工具の現在位置から半径5インチの範囲で)しかし比較的高い精度で、工具を移動、調節、又は位置決めするよう構成できる。幾つかの実施形態では、第1(例えば、大雑把又は粗い)位置決めシステムは材料の表面における工具の、人間による位置決めを含むことができ、第2(例えば、精密又は正確な)位置決めシステムは、例えば、サーバモータ、ステップモータ、駆動機構、又は偏心器を用いて工具を位置決めすることを含むことができる。こうした実施形態では、この工具調節範囲は短距離である。幾つかの実施形態では、この工具調節範囲は、円形領域、楕円領域、多角形状、又は類似の形状でよい。第1位置決めシステムは、例えばロボットシステム、遠隔制御システム、又は全地球測位システム(「GPS」)使用可能装置などの人間によらない位置決めシステムを含むこともできる。
【００５４】
例えば、第1位置決めシステムは、設計図に基づいて工具の位置を移動、調節、又は修正するよう構成された長距離で低精度の位置決め機構を含むことができる。第2位置決めシステムは、設計図に基づいて、第1位置決め機構よりも正確に、最大範囲内で、工具の位置を移動、調節、又は修正可能な短距離で高精度の位置決め機構を含むことができる。例示的で非限定的な一例では、第1位置決めシステムは、例えば、作業領域(例えば、作業が行われる材料表面を含む領域)全体の範囲を含む最大範囲と、±0.25インチの正確度とを備えることができる。第2位置決めシステムは、例えば、±0.01インチの正確度で0.5インチの最大範囲を備えることができる。第1及び第2位置決めシステムの最大範囲及び正確度は、ハイブリッド位置決めシステム及び方法の実行を容易にする他の範囲及び正確度を含むこともできる。様々な実施形態では、範囲及び正確度は一次元正確度(例えば、X軸沿い)、二次元正確度(例えば、X-Y軸)、三次元正確度(例えば、X-Y-Z軸)を基準とすることができる。
【００５５】
第1位置決めシステムは正確度が低く、その最大範囲が第2システムの最大範囲より実質的に大きい位置決めシステムを含むことができる。例えば、第1位置決めシステムは、工具を材料の表面上において所望場所の±0.25インチ以内で任意場所から移動できるが、第2位置決めシステムは、現在位置から最大5インチまで工具を移動するが0.01インチの正確度を備えるように構成できる。幾つかの実施形態では、ハイブリッド位置決めシステムは、それぞれが正確に位置を特定し且つ工具を一定の距離範囲内に位置決めするよう構成された複数の位置決めシステムを含むことができ、これら複数の位置決めシステムを組み合わせて使用すると、このシステムは工具の位置を正確に特定し、工具をそれに従って位置決め又は調節できる。幾つかの実施形態では、その後の各位置決めシステムの最大範囲は、以前の位置決めシステムの正確度と同じ又はそれより大きくてよい。一例では、第1位置決めシステムは、工具を材料の表面上で、例えば材料の表面のサイズに対応した最大範囲で且つ±1インチの正確度で位置決め可能とすればよい。第2位置決めシステムは、工具を材料の表面上で、2インチの最大範囲で且つ±0.1インチの正確度で位置決め可能とすればよい。第3位置決めシステムは、工具を、0.2インチの最大範囲内の任意地点に±0.01インチの正確度で位置決め可能とすればよい。従って、この例では、これら3つの位置決めシステムを組み合わせて使用することで、ハイブリッド位置決めシステムは、材料の表面又は作業領域全体を備えた最大範囲において±0.01インチの正確度で工具を正確に位置決めできる。
【００５６】
幾つかの実施形態では、システムは、設計図に従った作業の実行を容易にするために自動調節、案内、又は誤差修正を含むことができる。システムは、例えば偏心器、サーボ機構、ステップモータ、制御ループ、フィードバックループ、アクチュエータ、ナット・ボルト式機構などを含む、様々な種類の調節、案内、又は修正機構を使用できる。例えば、システムは、フレームと切削工具とに結合され、フレームに対する切削工具の位置を調節するよう構成された偏心器又はサーボモータを含むことができる。切削工具の現在の位置を特定すると、システムは現在の位置を所望の位置に比較できる。すると、システムは設計図に従って工具を案内できる。幾つかの実施形態では、システムが現在の位置と所望の位置との間に差があると判断するか、現在の位置又は軌跡が設計図から逸れていると判断すれば、システムは切削工具を設計図に従って調節できる。例えば、システムは、工具及び設計図の切削経路又はベクトルを識別し、次の切削が設計図に従った切削となるよう切削工具を調節できる。
【００５７】
前記システムは、様々な自動修正機構を使用できる。幾つかの実施形態では、システムは、切削工具の位置を調節するよう構成された偏心器を含むことができる。例えば、2つの偏心器を用いれば、システムは、切削工具の位置を二次元で調節できる。偏心器は、軸の周りを非対称に回転する任意の円形部品を含むことができる。例えば、偏心器は、非中心軸の周りを回転する円を含むことができる。偏心器は切削工具及びフレームに結合でき、フレームに対する切削工具の位置を調節するよう構成できるが、これにより材料の表面に対する切削工具の位置を調節できる。幾つかの実施形態では、システムは、工具の位置決めを修正又は調節するためネジとナットを使用して回転運動を直線変位に変換できる。
【００５８】
幾つかの実施形態では、システムは、切削工具の種類に基づいた配向制御を含むことができる。例えば、切削工具が直角に調節できないサーベル鋸であれば、システムは設計図に従ってサーベル鋸の配向又は角度を調節すればよい。システムは、鋸の傾き又は角度を調節するよう構成されたアクチュエータを含むことができる。
【００５９】
システムは、切削工具又は線引き工具のz軸を制御できる。システムは、ワーク表面に対する切削工具の先端の位置を特定できる。切削工具又は線引き工具のz軸(例えば、材料の表面に対して実質的に直交する軸；垂直の軸；加工部材が加工部材又は切削工具の表面から下降又は上昇される軸に平行な軸)を制御することで、システムは、設計図に従って切削又は線引きを開始し停止できる。例えば、切削工具が設計図の修正可能距離を超えている(例えば、自動補正半径の外である)場合、システムは切削工具のz軸を調節することで(例えば、切削ビット又はルータービットを木材から持ち上げることで)切削を停止できる。ユーザが切削工具を自動調節半径内に戻すと、システムは、切削が再開されるように切削工具のz軸位置を自動的に調節できる(例えば、ドリルビットを木材まで下げる)。この補正半径又は範囲は、場所特定システムの位置決めシステムに対応できる。例えば、場所特定システムが、長距離及び短距離位置決めシステムを含むハイブリッド位置決めシステムを含む場合、補正半径は短距離位置決めシステムに対応させてもよい。幾つかの実施形態では、工具のz軸位置を制御することで2.5次元設計の作成が容易になることがある。例えば、設計図は、材料の表面に対応したz軸情報を示すことができる。従って、システムは、加工部材若しくは切削工具又はその先端の特定されたz軸位置を用いることでモータを制御して加工部材を第2位置又は地点(例えば、x、y、又はz軸位置)まで移動させることができる。
【００６０】
システムは、モータを制御して、加工部材を設計図に示された情報に基づいて任意の(x, y, z)位置まで移動させてもよい。幾つかの実施形態では、システムは、1つ以上のモータを制御して、設計図に少なくとも部分的に基づいて決定された所望の経路に基づいて、加工部材を任意の(x, y, z)位置まで移動させてよい。幾つかの実施形態では、システムは、1つ以上のモータを制御して、設計図に少なくとも部分的に基づいて決定された所望の経路に基づいて、加工部材を保持するアダプタを任意の(x, y, z)位置まで移動させてよい。幾つかの実施形態では、加工部材の所望の経路と加工部材を保持するアダプタ所望の経路は、アダプタと加工部材との間のオフセット(例えば、アダプタの先端から加工部材の先端までの変位)によって関連付ければよい。例えば、システムが従来のルータに類似したもので、アダプタと加工部材が軸方向に位置合わせされていれば、アダプタの所望経路と加工部材の所望経路はｚ(加工表面に法線方向)にオフセットされるはずである。
【００６１】
幾つかの実施形態では、システムは、切削工具が所望の経路(例えば、所定の経路)上に又は補正半径内に位置しているのでシステムが切削工具の位置を修正できることを、ユーザに知らせることができる。幾つかの実施形態では、システムは、切削が所望の経路上になく補正半径内にも位置していないことをユーザに知らせることができる。システムは、さらに、切削工具を所望の経路に又は補正範囲内に置くため、切削工具の位置又は切削工具の移動方向を修正できることをユーザに知らせることができる。システムは、発光ダイオード又は他の光源、音声信号、警報、チャープ、又は振動を用いて表示装置を介して1つ以上の表示を視覚的に発することができる。幾つかの実施形態では、工具が許容範囲を超えて所望の経路から逸れているという表示には、工具が材料への作業を停止できるようにするため、切削工具を自動的に停止したり、切削又は線引き工具のz軸を調節したりすることが含まれる。幾つかの実施形態では、システムは、例えば所望の経路がどこに位置しているか及びどこへ進めばよいかをユーザに指示する光線を照射することなどによって、材料の表面上で所望の経路を示すことができる。例えば、エラーを確認すると、システムは、工具の位置を自動補正半径内又は所望の経路に戻すには工具をどの程度調節すべきかをユーザに示す光線を照射できる。
【００６２】
幾つかの実施形態では、サーベル鋸、ジグソー、ルーター、又はドリルのような複数の切削又は線引き工具をこのシステムと共に用いることができる。工具に対して小規模の/一時的な調節を行うことなく、ユーザが、本開示の様々な側面を様々な切削又は線引き工具と組み合わせて使用できるようシステムを構成できる。例えば、システムは、フレーム、カメラ、表示装置、計算装置を含むことができる。フレームは、切削工具がフレームに正しく取り付けされるよう構成できる。カメラはフレームに結合するか、切削工具に取り付ければよい。カメラを取り付けると、カメラと切削又は線引き工具(例えば、切削ビット又はルータービット)との間のベクトルオフセットを取得するように、システムは自動又は手動で較正できる。
【００６３】
幾つかの実施形態では、システムは、マッピングと場所特定機能を実行するよう構成された自立型装置であって、ユーザにその装置の現在位置を示すよう構成された自立型装置を含むことができる。幾つかの実施形態では、この自立型装置は切削又は線引き工具に取り付ければよい。幾つかの実施形態では、この自立型装置は自動修正機能を備えていなくてもよい。幾つかの実施形態では、この自立型装置は表示装置を含むことができる。幾つかの実施形態では、この自立型装置は1つ以上のセンサ(例えば、マッピング及び位置決め用の1つ以上のカメラ)を含むことができる。幾つかの実施形態では、この自立型装置は所望の経路を確認し、工具が設計経路から逸れたことを検出できる。この自立型装置は、例えば、表示装置、材料表面への光の照射、音声信号、又は音声ナレーションによってエラーを示すことができる。
【００６４】
図1を参照すると、作業を行うために工具を案内するための装置の一実施形態の代表的な例が示されている。幾つかの実施形態では、この装置は、フレームとそのフレーム内に取り付けられた工具(例えば、図1の例ではルーター)とを含む。フレームはユーザが手動で位置決めできる。この装置は、フレーム内の工具位置を調節して工具を設計図に従って案内若しくは調節でき、又はユーザの大雑把な位置決めの誤差を補正できる。この装置は表示装置を含むこともでき、対象材料をマッピングしてそれを表示装置に表示できる。幾つかの実施形態では、対象材料上のマーカー(例えば、ステッカー)が識別特徴を与えることにより、対象材料のマップを生成する助けとなる。この装置は、オンラインストアからデザイン又は設計図をダウンロードすることでそれを取得できる。この装置は、所望の切削パターンを示したデザインを備えた対象材料のマップを表示できる。
【００６５】
図2を参照すると、目標経路領域を辿る自動案内工具用で、設計図に従って作業を行うための装置の代表的な例が示されている。幾つかの実施形態では、複雑な経路を辿るには、この装置のユーザは、フレームをその経路の大雑把な近似値で移動させればよい。この例では、点線は、工具の位置が調節されなければ工具がとるはずの経路を示し、実線はその実際の経路、例えば、米国南東部の輪郭である。この例では、ユーザはフレームを握って、工具を概ね点線沿いに案内すれば、工具が実線に沿って切削するように自己調節できる。幾つかの実施形態では、この装置は、切削工具の位置(例えば、x軸位置、y軸位置、又はz軸位置の1つ以上)と切削工具の所望の位置とに基づいて、ドリルビット又は他の切削工具を自動的に調節する。x軸とy軸は交差して材料の表面に実質的に平行な(例えば45度以内)x-y平面を形成できる一方で、z軸はx-y軸により形成される水平平面に実質的に垂直(例えば垂直から45度)又は直交する。幾つかの実施形態では、この装置が図2の設計図1205のような所望の設計図に従って切削工具を自動調節する(例えば、x、y、又はz位置)一方で、この装置のユーザは、図2の点線1210(又は図23の経路406)に沿って装置を移動させることができる。例えば、この装置は、デザインを備えた目標表面に対して切削工具の現在位置を識別又は検出できる。すると、この装置は、現在の位置をデザイン又はマップの所望位置と比較し、切削工具を調節できる。例えば、加工部材又は切削工具先端が材料表面の1インチ上にあると判断されると、システムは、切削部材先端を下降させて材料表面に接触させるよう決定できる。別の例では、デザインが材料に穴を0.5インチの深さまで開けることを示していれば、システムは、先端のz軸位置を求めて、求められたz軸位置に基づいて先端を材料の0.5インチの深さまで挿入できる。例えばシステムは、加工部材又は切削工具を、材料の表面を0.5インチ超えて延伸させるようモータに命令できる。
【００６６】
図3を参照すると、自動的に案内される工具用のシステムの一実施形態の例示的なブロック図が示されている。幾つかの実施形態では、システム680はスマート装置681を含む。スマート装置681は、少なくとも1つの中央演算処理装置(「CPU」)又はプロセッサ683を含むことができ、さらに、1つ以上の処理を実行するソフトウェアコード685、少なくとも1つのメモリ687、又は少なくとも1つの表示装置689を含むことができる。スマート装置681は、自己完結型ユニットを含むこともできるし、スマート装置681は、自己完結型でないすなわち分離された構成要素を含むこともできる。例えば、表示装置689は、スマート装置681につないでもよいし、スマート装置681のハウジング内部に組み込んでもよい。幾つかの実施形態では、スマート装置681は、システム680が自己完結型の携帯ユニットとなるように、このシステムの一部として一体化できる。幾つかの実施形態では、システム680は、ネットワークを介して他のコンピュータシステムとの通信を可能とする1つ以上の通信インターフェース(図示しない)を含むことができる(例えば、製作データ(例えば、加工表面上の切削に関する情報)を送受信するため、デジタルデザイン又は設計図を送受信するため)。幾つかの実施形態では、システム680は、1つ以上の他のインターフェース(図示しないが、例えば入力インターフェース)を含むことができる。
【００６７】
幾つかの実施形態では、リグは、モータ(例えば、210、220)と、アクチュエータアセンブリ(例えば、載置台690、ピボット694)と、加工部材を保持するためのアダプタ(例えば、クランプ、チャック)とを含むことができる。幾つかの実施形態では、表示装置又はカメラを備えていない計算装置を、リグ上の構成要素に取り外し可能に結合できる。この計算装置は、1つ以上のプロセッサに作動的に結合された1つ以上のメモリを含むことができ、これら1つ以上のメモリのいずれかは、これらプロセッサのいずれかによって実行されると、システム(計算装置及びリグを含む)に1つ以上の開示された実施形態を実行させる命令を含むことができる。幾つかの実施形態では、表示装置を、計算装置内の1つ以上のプロセッサのいずれかに作動的に結合できる。幾つかの実施形態では、この計算装置はこの表示装置を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、1つ以上のセンサ(例えば、カメラ、超音波センサ)を、この計算装置内の1つ以上のプロセッサのいずれかに作動的に結合できる。幾つかの実施形態では、この計算装置は1つ以上のセンサ(例えば、カメラ、超音波センサ)を含んでいてもよい。
【００６８】
幾つかの実施形態では、システム680は、工具の位置特定を容易にするための1つ以上のセンサを含むことができる(例えば、IR、レーザ、超音波距離測定など)。例えば、幾つかの実施形態では、システム680は、作業を行う材料のマップ684を作成するため、スマート装置681と組み合わせて使用できるカメラ682を含むことができる。任意の工具699の位置決めを行うため、カメラ682を工具699に結合又は取り付けてもよい。幾つかの実施形態では、カメラ682は表示装置689及びCPU683に接続されている。例えば、カメラ682は、任意の工具699に取り付け又は結合できるコンピュータ又はスマート装置681の一部としてもよい。ソフトウェアアプリケーション又はコード685は携帯型スマートフォンにインストールでき、このスマートフォンのカメラ、CPU、メモリ、及び表示装置を利用できる。幾つかの実施形態では、このソフトウェア又は処理の1つ以上の態様は、利用者書き込み可能アレイデバイス(「FPGA」)又はデジタル信号プロセッサ(「DSP」)により実行させてもよい。
【００６９】
幾つかの実施形態では、カメラ682は高フレームレートで画像を取得できる。例えば、このカメラは、材料の表面を走査して走査データ又は走査画像データを取得できる。幾つかの実施形態では、このカメラは材料の表面を走査でき、プロセッサがその走査されたものを処理して、材料の表面のマップを示す走査データを生成できる。これは、本明細書で開示する位置検出機能又はマッピング機能に役立ちうる。カメラ682は、比較的低フレームレートで画像を取得することもでき、カメラ682は1つ以上の光センサ(例えば、光学コンピュータマウス内のセンサ)と結合できる。これら光センサは、低待ち時間の推測航法情報を与えることができる。これら光センサはカメラ682と組み合わせて使用してもよい。例えば、カメラ682は、1秒に数回の頻度で正確な全世界測位情報を与え、容易に感知できる遅れをもたらすことがあり、光センサを用いて最後の画像が撮影されてからの時間を埋める少ない遅れで推測航法情報を与えうる。幾つかの実施形態では、IMUを推測航法のために用いてもよい。システム680は、走査時に被写域の正確度及び範囲を増大させ又は深さ情報を与えるため複数のカメラを用いてもよい。
【００７０】
幾つかの実施形態では、システム680は、マップ684を作成、生成、又は受け取るよう構成されている。幾つかの実施形態では、マップ684はコンピュータービジョン(「CV」)又はセンサ技術を用いて作成できる。例えば、CV技法を用いて集成写真を作成できる。集成写真の工程には、同一物体の異なる部分の写真を複数枚撮り、それら写真の少なくとも2枚をつなぎ合わせて、物体の一部又は全部を網羅する少なくとも1つの全体像を作成することが含まれうる。
【００７１】
幾つかの実施形態では、システム680又はプロセッサは、同時位置決め地図作成(「SLAM」)を含む技法を用いて走査データを評価するよう構成してもよい。SLAMは、作業対象の材料(すなわち「対象材料」)のマップ684を作成しつつ(例えば同時に)マップ684に対する工具699の位置を特定するためのプロセッサ683と通信可能に結合されたセンサ及び関連したソフトウェア685を用いることが含まれうる。例えば、マップの少なくとも一部を作成した後、カメラ682は、作業中の材料の画像を取り込んでもよい。工具699又はリグの位置を特定するため、これら画像はスマート装置681に送り、この装置により処理できる。システム680はマップ684に基づいて取り込まれた画像を分析して、材料に対するカメラ682の位置を特定できる。カメラ682の位置が特定されると、幾つかの実施形態では、システム680はこのリグの位置が、リグに高剛性で取り付け可能なカメラ682の位置から既知又は特定可能なオフセットであることを識別できる。
【００７２】
幾つかの実施形態では、マップを作成するため、システム（例えば、システム680）の1つ以上のプロセッサ(例えば、CPU/プロセッサ683)は、1つ以上のカメラ（例えば、カメラ682）を用いて加工表面の1つ以上の画像を取り込む。幾つかの実施形態では、1つ以上のプロセッサは、取り込まれた各画像を分析して加工表面上の印又はマーカーを特定できる。幾つかの実施形態では、これら印は、ワークの特徴（例えば、木目パターン）に関連していればよい。幾つかの実施形態では、これらマーカーは、ユーザが加工表面に配置できる。例えば、ユーザは、既知の寸法（例えば、長さ、幅、パターン間隔、ピッチ）を備えたパターンを持つ位置マーカー（例えば、ドミノパターン付きのマーカー、バーコード付きのマーカー、2Dコード付きのマーカー、バイナリー画像付きのマーカー、基準マーカー）付きのテープであって、その長さに沿ってパターンが印刷された位置マーカー付きのテープを貼り付けることができる。幾つかの実施形態では、各パターンは、パターンの画像及び画像処理アルゴリズムを使って1つ以上のプロセッサによって復号できる符号化IDを備えることができる。各マーカーの符号化IDは一意でなくてもよい。例えば、位置マーカー付きのテープは、繰り返される100個の一意のIDを含むことができる。この例では、ユーザが、テープの長い区間又はテープの非連続的な複数区間を使用する場合は、加工表面は、同一の符号化IDを備えた2つのマーカーを備えることがある。幾つかの例では、マーカーの符号化IDが1つ以上のプロセッサにより不正確に復号されることもあり(例えば、コード化されたパターンを覆う破片に基づいて)、これによって2つマーカーが同一IDを持つことにもなりうる。
【００７３】
幾つかの実施形態では、一組の取り込まれた画像を用いてマップを生成するため、1つ以上のプロセッサは、各画像を分析して印/マーカーを特定する。この一組の取り込まれた画像内の各画像に関して、その画像内の各印/マーカーの印/マーカーID及び位置情報を含む、画像及び印/マーカー情報に付いての画像IDに対応するデータが特定される。幾つかの実施形態では、マーカーIDは、符号化されたパターンの符号化されたIDに基づいてもよい。幾つかの実施形態では、印IDはその印の特徴に基づいてもよい（例えば、印が木目パターンであれば色に基づいていてもよい）。幾つかの実施形態では、上記一組の取り込まれた画像すべてについて、画像ID及び画像レベルの印/マーカー情報を含むデータは、これら印/マーカーが写っている画像から導かれた制約を条件として(例えば、各画像内の各印/マーカーの位置に関連する)、特徴マッピングCV又はSLAM技法を用いて一緒に分析され、これら印/マーカーの位置を特定する。幾つかの実施形態では、得られた印/マーカー位置と、さらに、対応する印/マーカーIDとを用いて、印/マーカーのグローバルリストを生成するが(例えば、ID及び位置を用いて各印/マーカーについて)、ここで、「グローバル」は、印/マーカーのこのリストが、取り込まれた任意の1つの画像に固有のものでなく、このリストは、取り込まれた画像の幾つかにだけに現れた印/マーカーに関する情報を含むことがあり、取り込まれたいずれの1つの画像も、リストのすべての印/マーカーを含まない可能性があることを示すために用いられている。本明細書では、「リスト」は、リスト要素に関連した任意のフォーマット(例えば、構造化、非構造化、構造化及び非構造化の組合せ)データでよい。
【００７４】
幾つかの実施形態では、各印/マーカーの位置は、6又は6未満の自由度を用いて表現できる。幾つかの実施形態では、各印/マーカーの位置は、X座標、Y座標、及びX軸に対する配向角度として与えられる(印/マーカーがすべて1つの2D平面に存在していると推定して)。幾つかの実施形態では、マーカーの寸法又はピッチを使用することに加え、予め分かっていれば(例えば、これらがテープに印刷された既知のパターンであれば)、1つ以上のプロセッサは、加工表面に含まれた特徴の1つ以上の測定(例えば、ユーザが行ったもの)を用いて、1つ以上の次元に沿ってこれら印/マーカー位置の次元尺度を調節することができる。
【００７５】
幾つかの実施形態では、システムは、印/マーカーのグローバルリストをマップとして使用できる。このマップを使用してカメラの位置を特定する次の処理で、加工表面の新たな画像をカメラが取り込んでもよい。この取り込まれた画像は、1つ以上のプロセッサ（例えば、CPU/プロセッサ683）によって分析され、この新たな画像に含まれた印/マーカーを特定できる。幾つかの実施形態では、印/マーカーの新たなリスト（例えば、各印/マーカーについて、印/マーカーID及び画像内でその印/マーカーがどこに写されているかに関する情報を用いて）が、この新たな画像で特定された印/マーカーに基づいて生成される。位置マーカーが使用される場合は、幾つかの実施形態では、新たな画像内の特定されたマーカーを構成する下位特徴のリスト（各下位特徴について、下位特徴ID及び新たな画像内でのその下位特徴の位置を用いて）が生成される。例えば、このマーカーが図7Bに示したようなマーカー708であれば、このマーカー内の下位特徴IDの数は、このマーカー内の10個の白いブロブに基づいて10である。新たな画像が図7Bに示したマーカーの集まりを含むと仮定すると、下位特徴のリストは、55個の全マーカー内の白いブラブすべてを含むはずである。
【００７６】
位置マーカーが使用される場合は、幾つかの実施形態では、1つ以上のプロセッサは、グローバルリストからのマーカーの候補リストを、その新たなリストでのマーカーの一致として、これら2つのリスト間の1つ以上のマーカーIDの一致に基づいて特定できる。幾つかの実施形態では、新たなリストのマーカーのマーカーIDが、グローバルリストのマーカーのマーカーIDに一致した場合は、1つ以上のプロセッサは近くのマーカー同士のマーカーIDを比較してもよい。幾つかの実施形態では、グローバルリストからのマーカーの候補リストを、新たなリスト内のマーカーの一致として決定するのに使用される1つ以上のプロセッサ（例えば、CPU/プロセッサ683）は、数学的モデリング（例えば、RANSAC）、パターン検索、又はグラフ探索アルゴリズムを実現する1つ以上のメモリ（例えば、メモリ687）に格納された命令を実行できる。グローバルリスト内のマーカーのリストが新たなリスト内のマーカーのリストにマッチングされた後、幾つかの実施形態では、下位特徴のグローバルリスト（例えば、各下位特徴について、下位特徴ID及びその下位特徴の位置を用いて）が、グローバルリスト内のマーカーの一致リストに関して生成される。幾つかの実施形態では、下位特徴のグローバルリスト内の下位特徴IDは、マーカーのグローバルリスト内のマーカーIDに基づいている。幾つかの実施形態では、下位特徴のグローバルリスト内の下位特徴位置は、マーカーのグローバルリスト内のマーカーID及びマーカー位置に基づいている。幾つかの実施形態では、新たな画像が撮影された場合、1つ以上のプロセッサは、下位特徴のリストと、下位特徴のグローバルリストと、1つ以上のマッピングアルゴリズム（例えば、PNP問題を解くための方法）を用いて、カメラの位置を特定できる。
【００７７】
幾つかの実施形態では、集成写真又は加工表面を示す1つの画像（例えば、DSLRカメラで撮られた、又はシステム680のカメラ682で撮られた）をマップとして使用してもよい。幾つかの実施形態では、カメラ（例えば、システム680のカメラ682）によって取り込まれた加工表面の新たな画像を集成写真と比較して、カメラの位置を特定できる。幾つかの実施形態では、集成写真と印/マーカーのグローバルリストとの組合せは、カメラ（例えば、システム680のカメラ682）が撮影した加工表面の画像（1つ以上の印/マーカーを含む）に基づいてカメラの位置を特定するマップとして使用できる。幾つかの実施形態では、カメラ（例えば、システム680のカメラ682）によって取り込まれた加工表面の新たな画像を上記1つの画像と比較して、カメラの位置を特定できる。幾つかの実施形態では、カメラが撮影した1つの画像と印/マーカーのグローバルリストとを用いて、カメラ（例えば、システム680のカメラ682）の位置を特定できる。幾つかの実施形態では、印/マーカーのグローバルリストがマップとして使用される。
【００７８】
様々な実施形態は、例えば、RF、近接場型の無線通信（near field communication）、ブルートゥース（登録商標）、レーザ追跡及び感知、又はワークの上で工具699の位置を特定するための他の適切な方法などの無線位置感知技術の組込などを含む、様々な他の位置処理及び特定技術を使用できる。例えば、超音波、IR距離測定、又はレーザを用いて作業領域又は材料の表面に対する工具の位置を検出できる。一実施形態に従った工具の位置の案内及び調節を容易にするため、工具の検出された位置はシステム680の他の任意構成要素に与えてよい。
【００７９】
幾つかの実施形態では、システム680は、モータシャフトの現在の配向を用いて、リグに対する工具699の位置を計算するよう構成してもよい。例えば、システム680は、モータシャフトをホーミングさせた後にホーミング工程からの1つ以上の動作を追跡することでモータシャフトの配向を識別してもよい。幾つかの実施形態では、システム680は、エンコーダがシャフトの配向を直接的に示すことができるのでホーミングの代わりにエンコーダを用いてもよい。オフセット及び計算を介して、システム680は、作業中の材料に対する工具699又はリグの位置を識別できる。マップ684に対して解析可能な取り込まれた画像は、例えば、木目や歪みなどの材料の特徴を含むことができ、或いは材料に配置されたマーカーを含むことができる。このマッピング及び位置特定技術の様々な側面は後に詳述する。
【００８０】
幾つかの実施形態では、システム680は、デザイン686又はテンプレートを受け取ることができる。例えば、スマート装置681は、システム680のユーザから設計図686又はテンプレートを受け取るよう構成できる。スマート装置681は、設計図686を受け取るよう構成された様々な入出力装置を含むか、それらにアクセスできる。幾つかの実施形態では、システム680は、ネットワークを介して設計図686を受け取ることができる。幾つかの実施形態では、システム680は、マップ684に基づいて設計図686を修正又は調節できる。例えば、ユーザは、作業中の材料上に所望の作業経路を生成するため、設計図686のサイズを材料のマップ684に対して調節できる。幾つかの実施形態では、システム680は、このデザインのサイズを材料の寸法に基づいて自動的に調節又は最適化できる。
【００８１】
ネットワークは、インターネット、ローカルエリアネットワーク、メトロポリタン地域ネットワーク、広域ネットワーク、イントラネットなどのコンピュータネットワーク、及び携帯電話ネットワークなど他の通信ネットワークを含むことができる。こうしたネットワークを用いて、例えばラップトップ、デスクトップ、タブレット、携帯型情報端末、スマートフォン、又は携帯用コンピュータなどの少なくとも1つのユーザデバイス、システム680、又はシステム100に表示可能若しくはそれらが使用可能な小売店のウェブページ、オンラインストア、コンピュータ、又はデータにアクセスできる。
【００８２】
システム680は、幾つかの方法で設計図686を作成、取り込み、又はロードするよう構成できる。幾つかの実施形態では、デザインはダウンロード又はそれ以外の方法で取得できる。例えば、ユーザはデザインを計算装置上で生成し、そのデザインをシステム680に転送又は他の態様で伝達できる。別の実施形態では、システム680は、サードパーティー実体からデザインを受け取ることができる。例えば、ユーザは、ネットワークを介してオンラインでデザインを購入し、そのデザインをスマート装置又はコンピュータ681にアップロードしてもよい。幾つかの実施形態では、システム680は、表面のマップ及びその表面上の設計図686のマップの取り込みを容易にできる。これにより、システム680が特定の線を辿ったり、視界を遮る大型工具の下にある材料表面の画像をユーザに表示したり、表面が破片で覆われる前に又は設計図が描かれた表面が切り取られる前に、設計図が描かれた表面を初期状態で表示したりするためにシステム680を設定することが容易になりうる。幾つかの実施形態では、設計図686は、メニュー駆動のインターフェースを介して装置681上で、その元々の形状から設計、変更、操作でき、これによりユーザは、距離、角度、及び形状を入力し、又は接触式パッド又は表示装置上で図を手描きできる。
【００８３】
幾つかの実施形態では、ユーザが、システム又はリグ680を対象材料に沿って移動させる間に、スマート装置681はカメラ682からの取り込み画像を処理し、リグ680の位置を特定し、表示装置689上で所望経路をユーザに示す。一旦ユーザがリグ680を所望経路の近くに配置すると、リグ又はシステム680は、ロードされた設計図686に従った所望の作業経路を実現するため工具699の位置を自動的に調節できる。「リグ」及び「システム」という用語は、本明細書の説明では区別なく使用できる。幾つかの実施形態では、リグは物理的な装置とその付属品とを含み、システムは物理的な装置と、その付属品と、それら物理的要素の幾つかに埋め込み又は含まれた関連した技術及びソフトウェアコードを含む。
【００８４】
幾つかの実施形態では、システム680は、対象となる領域全体が網羅されるまで、対象材料の任意経路に沿ってカメラによって取り込まれた画像に基づいてマップ684を作成する。例えば、ユーザは、対象となる領域全体が網羅されるまで、任意経路で材料表面をカメラ300で走査することができる。幾つかの実施形態では、カメラ682が材料の一領域を走査又は通過するようにリグ680から取り外し可能となるよう、システム680を構成してもよい。システム680は、カメラ682が取得した画像をつなぎ合わせることができる。例えば、システム680は画像モザイクソフトウェアコード685を用いて、材料表面の対象領域の統合されたマップ684を作成できる。システム680はマップ684をメモリ687に格納できる。マッピングされた材料のカメラ682が撮影した画像を受け取ると、システム680は、この画像をメモリ687に保持されたマップ684と比較でき、さらに、位置及び配向を求めることもできる。例えば、システム680は、この比較に基づいて、工具、ドリル、システム、切削部材、載置台、又はリグの位置を特定できる。
【００８５】
幾つかの実施形態では、システム680によって、ユーザは、マップ684が作成された後で設計図686を作成し且つロードできる。例えば、マップ684がスマート装置681(例えばコンピュータ)上で作成された後に、ユーザは、生成されたマップ684上に設計図686を直接プロットすることによってコンピュータ上でそれを作成できる。例えば、ユーザは、ドリル穴を開けたい木材片の箇所に印を付けてもよい。ソフトウェアコード685の技法及び特徴(コンピュータ利用設計・製造を含む)を用いて、デザインを正確な測定値で作成できる。次に、ユーザが材料に戻ると、マップ684上でのカメラ682の位置は、設計図686がマップ684に重ね合わされた状態で、画面又は表示装置689でユーザに表示できる。例えば、システム680は、表示装置上に、材料表面に対する位置(例えば、センサ、装置、切削工具、又は線引き工具の位置)の表示が重ね合わされたマップ画像を表示できる。幾つかの実施形態では、システム680は、マップに対する工具の位置を識別できる。例えば、カメラ682はドリルに取り付け、設計図686で指定された目標ドリル位置に対するドリルの位置を正確に求めるために用いることができ、これによりユーザによるドリルの正確な位置調整が容易になる。
【００８６】
幾つかの実施形態では、システム680は、対象材料の視覚的特徴を使用してマップを作成し且つカメラの位置を追跡するよう構成されている。幾つかの実施形態では、ソフトウェア685は、木目、欠陥、又は傷などの材料の可視特徴を使用して、マップを作成し且つカメラの位置を追跡するための命令を含んでいる。対象材料は、マッピング及び追跡機能を向上させるため変更してもよい。例えば、色で塗りつぶしたプラスチックは、システム680が効果的にマッピングし且つ追跡するには未分化の度合いが高すぎることがある。従って、ユーザは、例えば、なんらかの方法で追跡可能な特徴を付加するために材料表面を変更してよい。別の例では、システム680は、マーカーに、追跡可能な特徴を任意に付加するよう指示できる。例えば、付加可能な特徴には、典型的には不可視だが、紫外線又は他の光を当てると不可視スペクトル又は可視スペクトルにおいて可視になるこの材料に加えるインクが含まれ、これにより、ワークが完成すると目に見える印はまったく見あたらないが、カメラはこの不可視インクのパターンを追跡できるようになる。幾つかの実施形態では、ユーザは、後に取り除くことができるマーカー付きのステッカーを付けてもよい。例えば、プロジェクターなどを使って特徴を材料に投影することもできる。幾つかの実施形態では、これら投影された特徴は、不可視光線（例えば、赤外線、紫外線）を使ってパターン化できる。幾つかの実施形態では、不可視光線に感応性があるセンサ（例えば、赤外線カメラ）を使って加工表面を走査して、不可視光線が投影された特徴を取り込むことができる。或いは、もしユーザが後に材料を塗料で塗りつぶすか、他の理由で材料の外観を気にしない場合は、ユーザは鉛筆又はマーカーで材料を塗ればよい。
【００８７】
幾つかの実施形態では、マーカーテープ又はステッカーは、テープの全長にわたって一意の配列のバーコードを含むことができる。幾つかの実施形態では、このマーカーテープは、装置が引っかかったり邪魔されたりすることなくマーカーテープの上を通過できるよう薄くできる。幾つかの実施形態では、このテープは、この装置がその上を通過する際には張り付いた状態を維持するが、このプロジェクトが完了した時点で容易に取り外せるように設計、作製できる。マーカーテープ材料には、例えば、ビニール又は他の任意適切な材料が含まれる。幾つかの実施形態では、マーカーテープ（例えば、位置マーカー付きのテープ）は、不可視光線に感応性があるセンサ（例えば、赤外線カメラ）を用いて検出できるパターンを含めばよい。幾つかの実施形態では、マーカーテープ（例えば、位置マーカー付きのテープ）は、一定の波長光による照明に応答して蛍光を発するパターンを含めばよい。
【００８８】
カメラが材料を追跡できない場合、十分正確にそれができない場合、材料が追跡に適していない(例えば平らでない表面などのため)場合、又はカメラが表面を直接追跡できない他の任意理由がある場合は、カメラは材料から離れた他のマーカーを追跡してもよい。例えば、ユーザは固有の特徴や印を備えた壁を、作業対象の材料の上、下、又は側部の周りに設けてもよい。これら周りを囲む表面上の特徴又は印により、カメラは、材料上の又は材料に対するその位置を特定可能となる。様々な実施形態では、異なる種類の位置決め技術又は装置を、追跡機能を実行することなく材料の外観を記録するために主に使用されるカメラと組み合わせて、工具699又は載置台690の位置特定に用いることができる。位置決め技術は、例えば、超音波、IR距離測定、又はレーザが含まれる。
【００８９】
システム680は、載置台690又は工具699が取り付けられた可動プラットフォームの位置を調節することによって工具699の正確な位置を調節できる。載置台690は、モータシャフトに結合された偏心器(eccentric)に接続されている。モータシャフトが円形路を移動すると、偏心器が載置台690を複合弧及び複合経路に沿って移動させる。旋回軸694を載置台に結合でき、この旋回軸は第2又は旋回軸モータシャフトにも結合されている。旋回軸694は、360度範囲内における載置台の動きを制御するため、載置台690を押したり引いたりするよう構成できる。偏心器の回転を制御することで、システム680は載置台を範囲内のほぼすべてのXY位置に配置できる。
【００９０】
幾つかの実施形態では、システム680は、工具の案内を容易にするため参照ルックアップテーブルを使用する。例えば、参照ルックアップテーブルは、所望の載置台位置に関連したモータの座標を含むことができる。幾つかの実施形態では、システム680は、載置台690及び載置台690に接続された工具699の切削ビットを所望の位置まで移動させるモータを調節するため使用可能な計算を実行できる。幾つかの実施形態では、システム680は、載置台690及び旋回軸694を位置決めすることで、工具699を2次元平面内で360度動かすことができる。例えば、工具の切断具は、目標範囲408の360度領域内の任意場所に移動可能である。
【００９１】
幾つかの実施形態では、電気モータが、載置台690及び旋回軸694を移動させ、位置決めし、又は調節できる。載置台モータコントローラ691は載置台モータ210を制御できる。旋回軸モータコントローラ695は旋回軸モータ220を制御できる。載置台モータコントローラ691及び旋回軸モータコントローラ695は、スマート装置681から所望の位置又は座標を含む情報を受け取ることができる。受け取られた情報に基づいて、載置台モータコントローラ691及び旋回軸モータコントローラ695は、それぞれのモータ210及び220を作動且つ制御して載置台690及び旋回軸694を適切又は所望の位置に配置することで工具を所望の位置に位置決めできる。
【００９２】
幾つかの実施形態では、スマート装置681は、工具699と通信し、それから情報を受信し、それを制御する。例えば、スマート装置681は、電源をオン又はオフしたり、速度を増減したりする命令を送ることができる。幾つかの実施形態では、これら命令は、ユーザが材料の所望経路に十分近いか近接しているとき、例えば工具699の深さを調節することでいつ対象材料に係合するかを信号で伝えることができる。
【００９３】
図4は、作業を対象材料に対して行うための方法600の一実施形態の例示的フローチャートを示す。例えば、方法600は、ルーターに基づく実施形態を用いて作業表面の切削を容易にするものである。幾つかの実施形態では、動作602において、ユーザは、材料から切り出したいと望むデザインを見つけ又は作成できる。幾つかの実施形態では、この作業は複数の作業(例えば、全体の作業の一部であり得る第1作業及び第2作業)を含むことができる。例えば、材料からデザインを切り取るという作業は、デザインの第1部分を切削する第1作業と、デザインの第2部分を切削する第2作業とを含むことができる。幾つかの実施形態では、第1及び第2作業はかなり似ていることもあるが(例えば同一種類の切削又は線引き工具)、他の実施形態では、第1及び第2作業は異なることがある(例えば、異なるドリルビット又は線引き工具、異なる種類の切削工具、異なるユーザデバイス、材料の異なる領域など)。
【００９４】
この設計図を識別する前か後に、ユーザは、材料又は材料シートの表面をマッピングできる。この材料に印が十分存在していれば、ユーザはその材料自体を使用してよい。しかし、動作604において、もし材料が平坦な表面を備えるか印が限られていれば、ユーザは材料の上にマーカーを配置できる。マーカーには、例えば、プリンタマーカーステッカー又は容易に識別可能な他の種類の適切な表示が含まれる。
【００９５】
幾つかの実施形態では、動作606において、走査データを取得するため、センサは材料を走査できる。例えば、カメラが、材料及び様々なマーカーを走査してマップを作成する。CPUはセンサ又はカメラにより取り込まれた画像を処理し、マップ又は走査データを生成することができる。このマップのサイズ及び形状は、所望の幾何学形状に合わせて適切に操作できる。幾つかの実施形態では、動作608において、切削設計図を作成するため、このデザインは、このマップに位置合わせされ又はそれ以外の方法で関係付けられる。
【００９６】
幾つかの実施形態では、動作610において、作業を行うために切削工具が準備される。例えば、ユーザは、ビットを装着、調節、又は固定し、それをリグに取り付け、ルーターを始動させることができる。幾つかの実施形態では、このシステムは、例えば、ユーザによるシステム680の特定方向への移動の動作検知を含む、1つ以上のパラメータに応答したソフトウェア開始処理を介してルーターを始動させることができる。
【００９７】
幾つかの実施形態では、動作612において、システムは様々な設定を受け取ることができる。例えば、ユーザは、切削工具のビットの幅、工具の所望範囲修正の範囲(例えば面積)、十字線のサイズ、又は切削工具の速度を設定できる。この後、作業を開始するための命令をソフトウェアに与えることができる。
【００９８】
幾つかの実施形態では、動作614において、リグが所望の経路に隣接して配置され、システムが工具の位置を、所望経路に沿った開始調節範囲位置に自動的に調節できるようになる。するとユーザは、例えば図3に関して本明細書で説明した一定速度方針を実行できる。幾つかの実施形態では、一旦、工具が設計図の周りを完全に移動した時点で(動作616)、ユーザは装置及び作業成果物を材料から除去できる。
【００９９】
図5は、一定速度方針に関する方法650の一実施形態の例示的フローチャートを示す。図3の処理は、ユーザが、ルーターをリグに取り付け済みであり、材料をマッピングしてデザインもロード済みであると仮定している。幾つかの実施形態では、動作651において、ユーザはこの処理を開始して材料を切削できる。この処理は、工具を、材料上の、設計図又は経路の範囲内の点に移動することを含むことができる(動作653)。例えば、ユーザは工具を移動させてもよいし、工具が遠隔制御されるようにしてもよい。
【０１００】
幾つかの実施形態では、この処理は、工具の位置に基づいて、リグの調節範囲内に設計図上の点が存在するかを判断する段階を含む(動作655)。範囲内に点がない場合は、この処理は、通知を送る(例えば、表示、音声、振動、光、又はLEDを介して)段階と、ユーザが装置を調節範囲内に移動させるまで待つ段階(動作657)とを含む。
【０１０１】
幾つかの実施形態では、調節範囲内に点が存在すれば、この処理は、動作659において、工具に最も近い設計図上の点を目標点として設定する段階を含む。幾つかの実施形態では、この処理は、工具を目標点に移動し、材料を切削する段階を含むことができる(動作661)。
【０１０２】
幾つかの実施形態では、この処理は、新たな目標が調節範囲内に存在するかを判断することで第2目標を作成する段階を含む(動作663)。第2目標が存在する場合、この工程は、第2目標点を新たな目標として設定する段階を含む(動作665)。この装置は時計回りに移動を継続でき、古い目標点から新たな目標点まで切削する。幾つかの実施形態では、この処理は、工具又はルーターが古い目標点から新たな目標点まで切断する間に、調節範囲内で次の目標点を識別する段階を含むことができる(動作663)。例えば、最適又は所望の第2目標の特定は、連続的で且つカメラにより検出されシステムにより処理された画像又は様々な画像に基づくものとしてもよい。
【０１０３】
幾つかの実施形態では、範囲内に目標点がない場合、この処理は目標点をクリアする段階(動作667)と、調節範囲内に点が存在するかの特定を動作655で開始する段階を含む。幾つかの実施形態では、この処理は、工具が例えば時計回り方向のような特定の方向で設計図のすべての又は一部を通過し終わるまで継続する。
【０１０４】
幾つかの実施形態では、マッピング段階は、材料のサイズがデザインより大きい場合は抜かすことができる。例えば、ユーザが、デザインの一領域（例えば、右上角）に対応する開始点を特定して、システム800が画像の塗装を開始してもよい。
【０１０５】
ここまで説明してきた実施形態は、載置台に取り付けられた工具を収容するリグに焦点を当てたものであり、この載置台は1つ以上のモータによって移動又は制御されている。直線設計は、モータにより移動されるルーターに関するもので、このルーターは直線載置台に接続されている。こうした例では、ルーターは別個のユニットとして取り付け又は装着されている。しかし、システムは単一ユニットとして設計して、載置台、載置台を移動させるモータ、コントローラなどすべてを同一ハウジング内に収容し且つ工具のハウジングと動力と同一の動力システム内に含ませることができる。例として、ルーターハウジングは、載置台及びモータを収容できるよう拡大し、ハウジングと一体化した表示装置を含むようにできる。そうした実施形態を介して、フォームファクターが向上して一体型工具のような外観となりうる。
【０１０６】
本明細書に示された実施形態は、すべてを網羅することを意図していない。本明細書で説明した概念を用いた他の実施形態は可能である。さらに、これら実施形態の構成要素は様々な異なる方法で実装できる。例えば、直線載置台、ヒンジ継手、電磁スライダ、又は他の位置決め機構を用いて、工具又は工具が設置された載置台を、その検出位置及びその意図した位置に応答して調節できる。
【０１０７】
一例として、本明細書に記載のシステム及び方法は、ドリル、釘打ち機、及び固定位置で動作する他の工具と共に用いることもできる。こうした実施形態では、工具とソフトウェアを修正して、設計図が完全なデザインでなく1つ以上の目標点を含むようにすればよい。こうした装置は、目標点が調節範囲内に位置するようにユーザにより動かすことができる。すると、ソフトウェアが工具を正しい目標位置まで移動可能となる。するとユーザは、この工具を使って穴を開けたり、釘を打ったり、他の動作を実行したりできる。
【０１０８】
幾つかの実施形態では、この工具は、自動調節を行わないでも作業の実行を補助できる。例えば、載置台、旋回軸、モータ、偏心器は取り除いてもよい。工具は下部載置台ハウジングに取り付けることができる。ソフトウェアを修正して、設計図に1つ以上の目標点が含まれるようにできる。ユーザは、工具が目標位置の真上に位置するよう装置を移動させることができる。ユーザは、表示装置で示された位置フィードバックを用いて正確な位置決めが可能である。
【０１０９】
幾つかの実施形態では、本開示は、糸鋸の案内又は位置決めを容易にする。糸鋸の刃を回転させ刃の方向に進めることができるが、刃に直角に移動させれば折れてしまう。本開示は、位置決め載置台の上に設置可能な回転載置台を含むことができる。糸鋸はこの回転載置台に取り付ければよい。ソフトウェアを修正して、糸鋸が設計図を辿り、正しい向きに回転し、糸鋸が刃に対して直角には移動しないようにできる。幾つかの実施形態では、サーベル鋸を糸鋸の代わりに使用して同様の効果を得ることができる。こうした切削手段は回転載置台を回転させることで方向操作でき、切削手段は位置決め載置台を移動させることで切削方向に沿って移動させることができる。この実施形態では、糸鋸刃の加工動作は、糸鋸刃の長手軸に沿った垂直切削運動である。
【０１１０】
幾つかの実施形態では、システムは、回転はサポートするが平行移動はサポートしない。例えば、システムは、スクローリング糸鋸(scrolling jigsaw)(例えば、本体とは独立して回転できる刃を備えた糸鋸)の刃を自動的に配向できる。この実施形態では、ソフトウェアは刃を操作して正確なコースに向けることができ、ユーザは、その位置を制御する役目を果たすことができる。
【０１１１】
幾つかの実施形態では、システムはたすき鋸(scroll saw)の位置決めができる。例えば、カメラをたすき鋸に結合して、ユーザは材料を動かせばよい。たすき鋸の上部及び下部アームは、それらがコンピュータ制御により独立して移動できるように機械化できる。次に、ユーザは、設計図がたすき鋸の調節範囲に位置するように材料を移動させると、ソフトウェアがたすき鋸を調節して設計図を辿る。幾つかの実施形態では、これら上部及び下部アームは、同一位置に移動させてもよいし、材料に直角でない切削を行うために独立して移動させてもよい。
【０１１２】
幾つかの実施形態では、位置修正装置を移動式プラットフォームに取り付けることができる。例えば、この装置は材料の上に置いて、それ自身を駆動するように放置しておいてもよい。この装置は、2つの移動式プラットフォームが切刃又は切断ワイヤをそれらの間で引っ張るような代替的な実施形態でも使用できる。例えば、各プラットフォームは独立して制御して、例えば発砲体を切るために切断線が三次元で任意に移動できるようにしてもよい。
【０１１３】
幾つかの実施形態では、システムは、位置修正機構が搭載されたドーザーのような車両又は作業機器に結合又はそれ以外の態様で取り付けてもよい。例えば、ハイブリッド位置決めシステムの幾つかの実施形態は、第1範囲内までの精度を備えた第1位置修正システムと、第1範囲より正確な第2範囲までの精度を備えた第2位置修正システムとを備えた車両を含むことができる。この車両は地面に敷かれた鋼板のような材料シート上を駆動させることができ、プラズマ切断機のような切削工具を用いてこの材料を切断できる。幾つかの実施形態では、本開示は、プロット用具又は塗装装置が例えばフットボール場に線を引いたり、建築現場で印し付けをしたりする助けとなりうる。例えば、この車両は、車両車両(又は工具)の材料上の位置を特定し、材料のどこを切断又は印付けするかを識別し、工具を調節して適切な位置で材料を切断又は印付けするために、切断機又は他の工具と、カメラと、本明細書で記載した制御回路とを含むよう構成されたフォークリフト式の車両などの産業用車両を含むことができる。
【０１１４】
図6は、例示的な実装例によるコンピュータシステム600のブロック図である。コンピュータシステム600を用いてシステム680を実装できる。計算機システム600は、情報を伝達するためのバス605又は他の通信構成要素と、情報処理のためにバス610に結合されたプロセッサ605又は処理回路とを含む。計算システム600は、情報処理のためにバスに結合された1つ以上のプロセッサ610又は処理回路を含むこともできる。計算機システム600は、情報とプロセッサ610に実行される命令とを格納するためにバス605に接続されたランダムアクセスメモリ(RAM)又は他の動的記憶装置などの主メモリ615も含んでいる。主メモリ615は、プロセッサ610による命令の実行時に位置情報、一時変数、又は他の中間情報を格納するためにも使われる。さらに、計算機システム600は、静的情報及びプロセッサ610の命令を格納するためにバス605に接続された読取り専用メモリ(ROM)1220又は他の静的記憶装置も含むことができる。情報及び命令を永続的に格納するため固体デバイス、磁気ディスク、又は光学ディスクなどの記憶装置625がバス605に結合されている。幾つかの実施形態では、システム600は、ネットワークを介して他のコンピュータシステムと通信を可能とする1つ以上の通信インターフェース(図示せず、バス605に結合されている)含むことができる(例えば、製作データ(例えば、加工表面上で行われる切削に関する情報)を送受信するため)。
【０１１５】
計算機システム600は、ユーザに情報を表示するため、液晶表示装置又はアクティブマトリックス表示装置などの表示装置635にバス605を介して接続することもできる。情報及び選択した指令をプロセッサ610に伝達するため、英数字及び他のキーを含むキーボードのような入力装置630をバス605に結合できる。別の実装例では、入力装置630はタッチスクリーン表示装置635を備える。入力装置630は、方向情報及び選択された指令をプロセッサ610に伝達し、かつ表示装置635上でのカーソルの動作を制御するため、マウス、トラックボール、又はカーソル方向キー(cursor direction key)などのカーソル制御装置を含むこともできる。
【０１１６】
様々な実装例によれば、本明細書に記載された処理は、主メモリ615に含まれた一連の命令を実行するプロセッサ610に応答して計算機システム600により実装できる。こうした命令は、記憶装置625などの別のコンピュータ可読媒体から主メモリ615に読み込み可能である。主メモリ615に保持された一連の命令の実行によって、計算機システム600は、本明細書に記載された例示的な処理を実行する。主メモリ615に保持された命令を実行するため、多重処理構成の1つ以上のプロセッサを利用してもよい。代替的な実装例では、例示的な実装例を実施するため、ソフトウェア命令に代えて又はそれらと組み合わせてハードワイヤード回路を使用してもよい。よって、実装例は、ハードウェア回路又はソフトウェアの特定の組合せに限定されるものではない。
【０１１７】
例示的な計算機システムを図6に記載したが、本明細書に記載した主題及び機能動作は、他の種類のデジタル電子回路又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア若しくは本明細書で開示された構造体及びその構造的等価物を含むハードウェア若しくはそれらの1つ以上の組合せで実装できる。
【０１１８】
本明細書に記載した主題及び動作の実装例は、デジタル電子回路又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア若しくは本明細書で開示された構造体及びその構造的等価物を含むハードウェア又はそれらの1つ若しくは複数の組合せで実装できる。本明細書に記載した主題は、1つ以上のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置による実行又はデータ処理装置の動作制御のため1つ以上のコンピュータ記憶媒体で符号化されたコンピュータプログラム命令の1つ以上の回路として実装できる。代替的に又は付加的に、これらプログラム命令は、データ処理装置により実行するため適切な受信装置への送信用に情報を符号化するため生成される、例えば機械生成の電気、光学、又は電磁気信号などの人工生成伝搬信号で符号化できる。コンピュータ格納媒体は、コンピュータ可読記憶装置、コンピュータ可読格納基板、ランダム又はシリアルアクセス記憶装置アレイ若しくはデバイス、又はそれらの1つ若しくは複数の組合せとすることができ、或いはそれらに含まれていてもよい。さらに、コンピュータ格納媒体は伝搬信号ではないが、コンピュータ格納媒体は、人工生成伝搬信号で符号化されたコンピュータプログラム命令の供給源又は出力先となりうる。コンピュータ格納媒体は、1つ以上の別々の構成要素又は媒体(例えば、複数のCD、ディスク、又は他の記憶装置)とすることができ、又はそれらに含まれていてもよい。従って、このコンピュータ格納媒体は有形かつ非一時的である。
【０１１９】
本明細書に記載された動作は、1つ以上のコンピュータ可読記憶装置に格納された又は他の供給源から受け取られたデータに対してデータ処理装置によって実行できる。
【０１２０】
「データ処理装置」又は「計算装置」という用語は、例示的には、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、チップ搭載システム、それらの複数又は組合せを含む、データを処理するための様々な装置、デバイス、機械を包含する。こうした装置は、例えば、FPGA（利用者書き込み可能ゲートアレイ）又はASIC（特定用途向けIC）などの専用論理回路を含むことができる。さらに、この装置は、ハードウェアに加え、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、クロスプラットフォームのランタイム環境、仮想マシン、これらの1つ以上の組合せなどを構成するコードなど、当該コンピュータプログラムの実行環境を作成するコードを含むことができる。これら装置及び実行環境は、ウェブサービス、分散形計算及びグリッドコンピューティング・インフラストラクチャなどの様々な異なる計算モデルインフラストラクチャを実現できる。
【０１２１】
コンピュータプログラム(プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、スクリプト、又はコードとも呼ばれる)は、コンパイル済み若しくは解釈実行言語又は宣言型若しくは手続き型言語を含む任意形式のプログラミング言語で書くことができ、こうしたプログラムは、スタンドアローン形式のプログラム若しくは回路、構成要素、サブルーチン、オブジェクト又は計算環境における使用に適した他の単位を含む任意形式で導入できる。コンピュータプログラムは、ファイルシステムのファイルに対応できるが、必ずしもそうである必要はない。プログラムは、他のプログラム又はデータ(例えば、マーク付け言語文書に格納された1つ以上のスクリプト)を保持するファイルの一部、このプログラム専用の単一ファイル、又は多数の調整ファイル(coordinated files) (例えば、1つ以上の回路、サブプログラム、又はコードの複数部分を格納するファイル)に格納できる。コンピュータプログラムは、単一のコンピュータシステム又は単一サイトに配置され若しくは複数サイトに分散されて通信ネットワークにより相互接続した複数のコンピュータで実行されるよう導入できる。
【０１２２】
コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサは、例示目的だが、汎用及び専用マイクロプロセッサ並びに任意種類のデジタルコンピュータの1つ以上のプロセッサを含む。一般に、プロセッサは、読取り専用メモリ又はランダムアクセスメモリ或いはそれら両方から命令及びデータを受け取る。コンピュータの不可欠な要素は、命令に従って動作を実行するためのプロセッサと、命令及びデータを格納するための1つ以上の記憶装置とである。一般に、コンピュータは、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は光ディスクなどの1つ以上の大容量データ記憶装置を含むか、それらからデータを受信又は転送、或いはその両方を行うため作動的に接続されている。しかし、コンピュータはそうした装置を備えている必要はない。さらに、コンピュータは、一部しか列挙しないが、例えば、携帯電話、携帯型情報端末(PAD)、携帯オーディオ若しくはビデオプレーヤ、ゲームコンソール、全地球測位システム(GPS)受信機、又は携帯用記憶装置(例えば、ユニバーサルシリアルバス(USB)フラッシュドライブ)などの別の装置に埋め込んでもよい。コンピュータプログラム命令及びデータを格納するのに適した装置は、例えば、EPROM、EEPROM、及びフラッシュメモリ装置などの半導体記憶装置、例えば、内部ハードディスク又はリムーバルブディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、並びにCD-ROM及びDVD-ROMディスクを含むあらゆる形式の不揮発性記憶装置、媒体及び記憶装置を例えば含む。こうしたプロセッサ及びメモリは、専用論理回路により補足するかそれに組み込み可能である。
【０１２３】
ユーザとのインタラクションを実現するため、本明細書に記載された主題の実装例は、情報をユーザに表示するための、例えば、CRT(ブラウン管)モニタ、拡張現実ヘッドアップディスプレイ、LCD(液晶表示装置)モニタ、又は仮想現実ヘッドアップディスプレイなどの表示装置と、ユーザがコンピュータに入力を与えるのに使用するキーボード及び例えばマウスやトラックボールなどのポインティングデバイスとを備えたコンピュータで実装できる。他の種類のデバイスを使ってもユーザとインタラクションを実現できる。例えば、ユーザに与えられるフィードバックは、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、又は触覚フィードバックなどの任意形式の感覚フィードバックでよく、ユーザからの入力は、音響、音声、又は触覚入力を含む任意形式で受信できる。
【０１２４】
図7Aを参照すると、設計図及び印付け材料702の一実施形態の代表的な例が示されている。印付け材料704を付加することで対象材料のマッピングが容易になりうる。例えば、対象材料は、識別用の印を十分に備えていないことがある。識別用の印(例えばステッカー、インク、鉛筆)を対象材料に加えることで、システム680が、対象材料をマッピングし且つ切削工程時に切削工具の位置を追跡することが容易となりうる。この例では、設計図は国の形状をしている。印付け材料を対象材料の表面に配置して、対象材料のマッピング、位置の追跡、及びデザインに従った位置の調節を容易にすることができる。
【０１２５】
図7Bを参照すると、位置マーカー706の一実施形態の代表的な例が示されている。位置マーカー706は設計図の一部として含めてもよいし、設計図を形成するために使用されるある種類の印付け材料702を指すことができる。位置マーカー706は対象材料上に配置し、システム680がこの対象材料をマッピングし、材料の表面に対する切削工具の位置を追跡するため使用できる。
【０１２６】
位置マーカー706は、それらがシステムによって容易に検出し且つ読む(例えば、カメラ又はセンサ682を介して)ことができるように設計、作製、又は構成できる。例えば、位置マーカー706は、2値化画像を表すドミノを含むことができる。2値化画像は、2色を備えた画像などの2値を備えた画像を含むことができる。幾つかの実施形態では、これら2色は、これら2色の第1色がこれら2色の第2色と対照をなすように選択できる。例えば、これら2色は、白と黒、赤と白、橙と青、緑と紫などを含むことができる。ドミノに基づいた位置決めマーカー706は、システム680が容易に且つ速く読むことができる。所定数の特徴(例えば、ブラブ710)を備えた位置マーカー706を使用することで、位置マーカー706を2値化画像コンター木(contour tree)から速く読むことができる。さらに、各ドミノは数を含むことができ、これが多数のドミノの追跡を容易にする。さらに、システム680は、それぞれの円710のサブピクセル正確度を容易に求めることができる。幾つかの実施形態では、角の円(例えば、710)は、複数ドミノ706のそれぞれに存在させてもよい。角の円710をそれぞれのドミノに存在させることによって、位置マーカー706を読むことが容易になり、特徴の大きさが均一であるため、システム680がより遠くから位置マーカーを読むことが可能になりうる。大きさが均一の特徴を備えることで、すべての特徴が消失する前に、特徴の一部が2値化画像から消失することを防止できる。例えば、すべての特徴710が同一の大きさであれば、システム680はすべての特徴を検出するか又は位置マーカー708が検出範囲の外にあれば、まったく検出できないかのいずれかである。
【０１２７】
実施形態によっては、位置マーカー706は基準マーカー708を含むことができる。基準マーカーは、最小計算パワーを備えたシステム680が検出できるマーカーを指すことができる。幾つかの実施形態では、システム680は、位置マーカー706を白黒画像(例えば一つの可能性としてはグレースケール又はフルカラーなどのより多くのデータを備えた画像の2値化として)である入力から直接的に検出できる。
【０１２８】
幾つかの実施形態では、システム680は、2値化画像のコンター木を用いて位置マーカー706を検出できる。コンター木はブラブ木を指すことができる。ブラブは同じ色の領域を指すことができる。コンターは、ブラブ又は同じ色の領域の境界線を指すか含むことができる。ブラブは、円、正方形、三角形、多角形、長円、楕円、長方形、五角形、外形、又はシステム680が位置マーカーを検出可能とする他の形状などの形状を備えることができる。
【０１２９】
幾つかの実施形態では、ブラブは木に編成して、この木の各ノードが1つのブラブに対応するようにできる。さらに、ノードは別のノードの子となることができるが、それはその子ブラブが親ブラブにより包囲されている場合である。例えば、大文字「B」の画像では4つのブラブが存在する。すなわち、白い背景、文字の黒、Bの内側部の2つの白いブラブである。この文字が背景の子になり、2つの内側ブラブが両方ともこの文字の子になるように、これらが木として構成されている。
【０１３０】
幾つかの実施形態では、位置マーカーは、図7Bに示されたようにドミノを含むことができる。四角形のドミノが図7Bに示されているが、パターン又は他の形状のブラブを備えた他のマーカーを使用してもよい。例えば、長方形マーカー708のかわりに、このマーカーは、多角形、円形、楕円、正方形、三角形、五角形などでよい。ブラブ710は円でも他の形状でもよい。これらマーカーの集まり又は複数のマーカーは、光景706、複数のマーカー706、又は複数の候補位置マーカー706と呼ぶことができる。任意のマーカー708が候補マーカーとなりうるのは、システム680が初期処理を実行して、この画像を識別し且つこの画像が閾値テスト又は判断基準(例えば、ブラブが所定の位置に存在するか、パターンが存在するか、又はこの画像が位置マーカー708に対応する画像を示す他のシグニチャ)を満たしていることに基づいて位置マーカーであるかどうかを判断できるからである。
【０１３１】
これら位置マーカーは、1つ以上のマーカー708を含む1つ以上の行712と、1つ以上のマーカー708を含む1つ以上の列714とを含むことができる。
幾つかの実施形態では、複数の位置マーカー706すなわち光景706は対称でよい(例えば、同一数の行と列)。幾つかの実施形態では、複数の位置マーカー706又は光景706は対称でなくてもよい(例えば、異なる数の行と列)。
【０１３２】
各ドミノ706は、コンター木に識別可能なシグニチャを含むことができる。例えば、任意のドミノは、黒いブラブ内に10個の白いブラブを含むことができる。白いブラブは子ブラブを含むことはできない。このドミノ構成は、黒い背景木の葉である10個の白い子を備えたコンター木を含むことができる。従って、システム680が、この構成(例えば、10個の白いブラブを備えた1つの黒いブラブ)を検出すると、システム680は、この黒いブラブを基準マーカーとして処理できる。この付加的処理は、このドミノをマーカーとして拒否することもあるし、或いはこのドミノを位置マーカーとして受け入れる結果となることもある。この可能性はコンター木の任意の識別可能なシグニチャまで拡張され、それには可変数の子ブラブが含まれうるが、それが十分に特徴的であってコンターのみからそれがマーカーであるという高い確率があり、より綿密に検討するための付加的な計算資源を使うことができる場合に限る。
【０１３３】
従って、システム680は、初期画像処理技法を用いて検出画像の初期評価を行うよう構成できる。この初期処理技法の実行時に、システム680はコンター木を識別して、このコンター木が初期選別に一致又は満足するかを判断する。例えば、システム680が1つの黒いブラブと10個の白いブラブ（例えば、ドミノ708に示したように）を検出すると、システム680は、その画像が位置マーカーを含む可能性があると判断し、さらなる処理のためその画像を転送できる。初期評価を実行することによって、システム680は画像を前もって選別し、これら画像の一部をさらなる、より集中的な計算処理のため選択できる。よって、システム680は効率を向上させ、加工表面に対する工具の位置を特定するのに用いられる計算資源の量を減少させることができる。
【０１３４】
幾つかの実施形態では、入力画像を2値化し、カンター/ブラブ木を計算し、又は既知のシグネチャを探すことによって非常に速く検出できるマーカー。幾つかの実施形態では、画像を2値化するとは、画像を白黒色に変換することうを指すことができる。幾つかの実施形態では、位置マーカーは、データを各基準に符号化することができ（例えば、708）、容易に検出できる。例えば、基準マーカー708は数を符号化することができ、これによってシステム680は光景（例えば、光景は複数の位置マーカー706を示すことができる）に存在する多数の基準を追跡(管理、維持、識別、又は測定)できる。基準708の数は光景706において一意でもよいし、光景706において一意でなくてもよい。幾つかの実施形態では、各ドミノ708のようなマーカーは、2進法で数を符号化する白いブラブのパターンを含む。
【０１３５】
幾つかの実施形態では、マーカー708は、所定位置に配置されたブラブ（例えば710）を含むことができる。マーカー708は四隅のそれぞれにブラブを含むことができ、それによりシステム680は基準マーカー708の存在だけでなくその配置も特定できる(マーカーのカメラ682に対する位置及び配向など。ブラブを所定の位置に含めることは、マーカー自体に符号化されたメッセージを復号するシステム680の能力を向上させることができる。例えば、ブラブがグリッド状に配置されていれば、それら隅を認識することでグリッドの配置が与えられ、システム680は各グリッド正方形を、ブラブが存在するか否かによって1又は0にマッピングできる。幾つかの実施形態では、システム680は、マーカーの所定位置にあるブラブを用いてドミノすなわちマーカー708の配置を検出できるが、符号化されたデータを別の方法でパーズでき、これは2値化された画像/コンター木に符号化されていてもされていなくてもよい。
【０１３６】
幾つかの実施形態では、マーカー708は、フルカラー(又はグレースケール)画像まで参照することによって、サブピクセル精度で解像できる形状であるブラブを含むことができる。例えば、システム680は、ブラブを円であると識別できる(又はブラブを円であると識別するよう予め構成されている)。システム680は、2値化された画像の各ブラブのバウンディングボックスを特定できる。すると、システム680は、グレースケール画像の対応するグレースケールピクセルを用いて楕円(透視法で見た円)をピクセルにフィッテイングでき、サブピクセル精度を与えることができる。システム680は、ブラブのこのサブピクセル精度検出を用いることによってカメラに対する基準708の位置及び配向をより正確に検出できる。この位置及び配向は、3D空間におけるカメラの位置確認などのさらなる処理のために、システム680において転送できる。
【０１３７】
ここで図8A-8Bを参照すると、粉塵を誘導して抽出するためのシステム、方法、及び装置が示されている。粉塵の抽出とは、ミリング、ルーター加工、サンダー仕上げなどの加工工程時にバルクワーク(材料の表面、ワーク表面)から取り除かれた材料の微粒子の除去を指すことができる。木工の分野では、粉塵はおがくずでありうる。粉塵を効果的に除去すれば、清潔な作業環境、粉塵のない呼吸しても安全な空気の維持に役立ち、工具の近傍でその切断動作を妨げ且つ過剰な熱を発生させかねない粉塵の蓄積を防止する。さらに、木粉の蓄積は爆発の危険をもたらす可能性もある。さらに、位置確認のための光学的方法(例えば、カメラ682)を利用する自動案内工具(システム680など)に関しては、粉塵は材料の表面に対する工具の位置を特定する工具の能力に干渉する可能性がある。本開示のシステム、方法、及び装置は、工具の作業領域から効率的に粉塵を除去する。幾つかの実施形態では、真空源がなくても、粉塵を作業領域から遠ざかるように制御された方向に送ることができる。
【０１３８】
図8Aは、一実施形態に従って粉塵を誘導しかつ除去するよう構成された工具800を示す。工具800は、回転カッター1(又は工具先端、切削部材、又は加工部材)であって、材料2内を通って軸方向、横方向、又はその組合せで移動する際に材料2を切る回転カッター1を含む。工具800は工具フレーム3を含む。工具フレーム3は、当該工具フレーム3内の空所で形成された空洞を含むことができる。空洞3は、さらに、加工材料2の一部が除去又は切り取られた箇所に空間4により形成できる。切削部材、ルータービット、又は工具の先端が空洞3を通過して延伸できる。空洞3は、1つ以上のチャンネル又はチャンネルの一部を形成できる。このチャンネルは空気流6を誘導する。複数のチャンネルが図9A-9Bに図示されている。工具は、カメラ682の1つ以上の機能を含みうるカメラ10を含むことができる。カメラ10は、画像センサ、赤外線センサ、レーザーセンサなどのセンサを含むことができ、又はそうしたセンサと呼ぶことができる。この実施形態では、回転カッター1の加工動作は、回転カッター1の軸に沿った回転(spinning)である。
【０１３９】
幾つかの実施形態では、回転カッター1の回転動力は、一体式ファン802を含むルーター5又はスピンドル5(例えば、木工トリムルーター、金属切削工具、又はプラスチック切削工具など)によって発生できる。ファン802は、スピンドル5に一体化された別個のファンでもよいし、或いは、ファン802は、スピンドル5が切削工具1を回転させる副産物として発生する空気流を指すこともできる。幾つかの実施形態では、ファン802は、スピンドル5の外部など工具の外部に設けてもよい。ファン802は、回転すると空気流を発生させる1つ以上の羽根又はブレードを装置に含むことができる。このファン802は、粉塵を工具フレーム3及び空間4により形成された収集空洞から追い出して、工具の底部プレート7のチャンネルに沿って移動させる下向きの空気流6を発生できる。これらチャンネルは粉塵を工具8の前部に向けて送り、これによって粉塵が、光学位置決めシステム10(例えば、カメラ682)が向けられる工具9の後部に蓄積されることを防止する。幾つかの実施形態では、工具800の前部8は、工具が切断している方向から離れる方を向いている工具の部分又は工具のユーザに近い工具の部分を指すことができる。幾つかの実施形態では、工具800の後部9は、工具の切断方向を向いている工具の部分又は工具のユーザから離れる方の工具部分を指すことができる。幾つかの実施形態では、工具の後部9は、カメラ10が向けられる工具800の部分を指す。工具800は、空洞3及び4により形成されたチャンネルの1つ内に開口する空気流6を受ける真空ポート11を含むことができる。
【０１４０】
図8Bは、真空ポート11に取り付けられた真空源12を含む工具800に似た工具801の一実施形態を示す。真空源12は空気流を真空源13の方に向かわせる。これにより底部プレート7に空洞3及び4により形成された接続チャンネルを介して真空源12内に抽出できる。この構成では、粉塵は周囲の環境(例えば、工具9の後部)に入ることなく効率的に除去できる。
【０１４１】
空洞3及び4により形成されたチャンネルによって、工具スピンドル5のファン802が発生した空気流6及び真空源12が発生した空気流が、共通経路に沿って作用して粉塵を除去できる。真空源12が一体式スピンドルファン802によって発生された空気流に抗しないので、これは効率的な粉塵抽出システムを実現する。
【０１４２】
図9Aは、粉塵を誘導し且つ抽出するための装置900の下向き透視図を示す。装置900は、システム又は装置800若しくは801の1つ以上の構成要素に接続されるか、その一部となるか、又はそれから形成されうる。幾つかの実施形態では、装置900は工具800の底部プレート7を含む。底部プレート7は、空所すなわち空洞3によって底部プレート7に形成されたチャンネル904a-bを含む。底部プレート7の一部分は、材料2に面するか、その上に載置されるか、対向している。ファン802は、材料2に向かって下方に流れる空気流6を発生させる。真空源12は、空気流13を真空源12及び真空ポート11の方に向ける。空気流6が材料2の方へ進むときの方向はXで示し、真空ポート11の方へ進む空気流13は円内のドットで示した。
【０１４３】
幾つかの実施形態では、底部プレート7に形成されたチャンネル904a-bはV字型である。幾つかの実施形態では、空洞3から延伸する2つのチャンネル904a及び904bを設けてもよい。幾つかの実施形態では、チャンネルは1つとしてもよい(例えば、チャンネル904aのみ)。幾つかの実施形態では、チャンネルは複数としてもよい(例えば、2つ以上のチャンネル)。複数チャンネルのうち1つは、真空源12に結合された真空ポート11を含むことができる。チャンネル904a及び904bはU字型を形成できる。チャンネル804は、空洞3を介してチャンネル904a及び904bに対して直角に延伸する第3チャンネルを含むことができる。
【０１４４】
チャンネル904a及び904bは角度906を形成できる。角度806は1度から180度までの範囲でよい。幾つかの実施形態では、角度906は、90度、45度、60度、120度などでよい。材料2からの粉塵が、工具の後部9からチャンネル904a及び904b並びに空気流6及び13を介して工具の前部8に向かって効果的に誘導されるように角度906を選択できる。
【０１４５】
チャンネル904a-bは、チャンネル深さを含むことができる。チャンネル深さはチャンネル904aとチャンネル904bとで同じでもよいし、これら異なるチャンネルで異なっていてもよい。チャンネル深さはゼロより大きくすればよい。チャンネル深さは、0.02インチから2インチの範囲の値でよい。この深さは、工具の種類又は切削される材料の種類に基づいてそれより小さくても大きくてもよい。例えば、誘導又は抽出される微粒子の大きさによってチャンネル深さを決定してもよい(例えば、より小さい微粒子にはより浅いチャンネル深さとし、より大きい微粒子にはより深いチャンネルなど)。
【０１４６】
幾つかの実施形態では、ファン802により発生された空気流6及び13の第1成分は、真空源12から発生された空気流6及び13の第2成分よりも大きくしてもよい。幾つかの実施形態では、ファン802により発生された空気流6及び13の第1成分は、真空源12から発生された空気流6及び13の第2成分よりも小さくしても又は同じでもよい。
【０１４７】
幾つかの実施形態では、真空源12から発生される空気流量は、その空気流が工具800(又は装置900)を材料2に保持しておけるように決定してもよい。これによって、材料に接触している工具の部分との摩擦が増加し、これが材料2を切削し又は材料2に作業を行う際の安定性を増大させることができる。
【０１４８】
図9Bは、工具の後部9から粉塵を誘導又は抽出する装置902を示す。図9Bは、チャンネル904a-bを含む装置902又は底部プレート7の下向き透視図を示す。装置902は、装置900の1つ以上の構成要素に似ているか又はそれらを含むことができる。幾つかの実施形態では、装置902は真空ポート11を含むが、真空源には結合されていない(例えば、装置900に示したように)。装置902は真空ポート11で真空源に結合されていないかもれしれないが、それでも装置902は、粉塵をファン(例えば、ファン802)により発生された空気流6によりチャンネル804を介して誘導且つ抽出できる。
【０１４９】
真空ポート11は、チャンネル904a又はチャンネル904bに沿った任意地点に配置できる。幾つかの実施形態では、真空ポート11は、空洞3に対して底部プレート900の縁又は角により近い場所に配置してよい。真空ポート11と底部プレート902の縁との距離908はゼロを上回ればよい。真空ポート11と空洞3との距離910はゼロを上回ればよい。距離910は距離908とは異なっていてもよい。距離910は距離908よりも大きくしてもよい。距離910は距離908の倍数としてもよい。粉塵が効果的且つ効率的に工具の後部9から離れる方向に誘導され且つ抽出されるように、距離908及び910を決定できる。
【０１５０】
図9Cは、底部プレート910の上向き透視図を示す。底部プレート910は底部プレート7に類似していてもよい。底部プレート910はチャンネル912a-bを含み、これらはチャンネル904a-bに類似していてもよい。底部プレート910は、空洞3に類似していてよい空洞916を含む。底部プレート910はチャンネル912に空洞914を含み、これは空洞11に類似していもよい。真空ポート914は真空源に接続されていても、されていなくてもよい。
【０１５１】
底部プレート910は、システム680又は工具800の動作を容易にする任意材料製とすることができる。材料は、金属、プラスチック、合金、又は工具800に適切な構造的支持を与え且つ工具を安定させつつそれが表面を摺動可能とする摩擦をもたらす他の材料でよい。
【０１５２】
図9Dは底部プレート920の下向き透視図であり、これは図9Bの底部プレート902の一実施形態に対応する。底部プレート920は、工具の切削部材又は先端がそれを介して延伸する空洞922を含む。底部プレート920は真空ポート924を含むことができる。
【０１５３】
底部プレート920は、底部プレート920の底部にチャンネルを含むことができる(例えば、底部プレートの部分又は側であって、作業が行われる材料の反対の部分又は側)。底部プレート920は、1つ若しくは複数のねじのための、又は底部プレート920を工具800などの工具に結合するのに使用される結合機構のための付加的な開口部、空洞、又は溝を含むことができる。
【０１５４】
幾つかの実施形態では、ファンにより発生される空気流の一部、加工部材を駆動するモータにより発生される空気流の一部、又は真空により発生される空気流の一部は、工具（例えば、工具800）の1つ以上の電気部品（例えば、電源、ヒートシンク）を冷却するために方向付けることができる。
【０１５５】
図10Aを参照すると、ワーク表面又は材料に対する工具先端の一部の位置を特定するためのシステム、方法、及び装置が示されている。このシステム、方法、及び装置は工具の位置検出を較正できる。幾つかの実施形態では、システム680は、ワーク表面に対する工具先端の位置を特定するよう構成、設計、又は作製できる。システム1000(又は工具1000)は、1つ以上の方向に工具先端24を移動、配置、又はその動きを制御できる(例えば、図10Bは、工具先端24が材料2の表面に接触していることを示す)。制御は手動又は自動で実行すればよい。幾つかの実施形態では、工具1000は、ワークすなわち材料2の表面に対する回転カッター24の高さの自動制御を含むか又はそれを備えるように構成できる。システム1000は、図1-9及び11A-11Bのシステム又は装置の1つ以上の機能又は構成要素を含むことができる。
【０１５６】
システム1000(又は工具1000)は工具の位置検出を較正できる。システム1000は、工具1000に結合されたベース18を含むことができる。ベース18は加工表面2に接触できる。幾つかの場合では、ベース18はパッド22を含むことができる。例えば、ベース18はパッド22を含むことができ、ベース18がパッド22を介して加工表面2に接触できる。従って、そして幾つかの実施形態では、ベース18は、ベース18及びパッド22を指すことがある。幾つかの実施形態では、ベース18は加工表面に接触しない。ベース18はパッド22に接触しているセンサ23に接触でき、パッド22は加工表面又はワークすなわち材料2に接触できる。
【０１５７】
システム1000は、1つ以上のプロセッサを備えた1つ以上の計算装置を含むことができる。幾つかの場合では、システム1000は、工具から離れた場所に1つ以上の計算装置を含むことができる。例えば、工具は、データ又は制御情報を、工具から遠隔の1つ以上の計算装置に送受信できる無線又は有線通信インターフェースを含むことができる。
【０１５８】
システム1000は、計算装置に通信可能に結合された1つ以上のセンサ23を含むことができる。システム1000は、工具先端24を加工表面2に向かって且つ離れる方向に延伸させ、引き込ませるよう計算装置によって制御されるモータ19を含むことができる。モータ19は、例えば可動キャリッジ15を含む工具先端24を延伸させ、後退させるよう構成されたシステム1000の1つ以上の構成要素を制御し、含み、又はそれらを指すことができる。
【０１５９】
システム1000は、ベースの一部分によって加工表面にかけられる力の量を示すパラメータの第1値を1つ以上のセンサを介して特定できる。例えば、センサ23は、力覚センサ23を含むことができる。システム1000は、第1値を、ベース23によって材料2にかけられるデフォルト又は初期力を示す第1力値として認識してもよい。これは工具の重さを示すものでもよい。この力はニュートン又はポンドで測定又は算出させることができる。センサ23は、任意の時間間隔(例えば、毎0.1秒、0.5秒、1秒、2秒、3秒、5秒、又は他の時間間隔)に基づいてこのパラメータの値を繰り返し検出又は測定できる。センサ23は、第1値又は第1測定値を、第2の又は後の測定値と比較できる。センサ23は、当該センサが測定値間の変化又は差(例えば、0.5%、1%、2%、3%、又は1 N、0.5 N、0.25 N、0.1N、0.05N、又は2N等の絶対変化)を検出するまで、測定値を次の測定値と繰り返し比較できる。この差は、所定の閾値による差を示すことができる。この閾値は固定されていても動的でもよい。この閾値はセンサ23の解像度に基づくことができる。
【０１６０】
システム1000は、モータに、加工部材すなわち先端24を加工表面2に向けて延伸させるよう命令することができる。システム1000は、加工部材24が加工表面2に接触するとセンサ23を介してパラメータの第2値を特定できる。第2値は第2力値とすることができる。第2力値は、工具先端24が加工表面に接触していなかったときにセンサ23によって求められた第1力値より小さいことがある。幾つかの場合では、多数のセンサ23を配してもよく、各センサが第1力値及び第2力値を算出できる。幾つかの場合では、第1センサは、第2センサによって検出される第1力値とは異なる第1力値を求めることができる。第1値は、工具先端が材料2に接触していないときを指すことができる。工具の質量中心は第1及び第2センサ間で均等に位置していないため、第1センサと第2センサとは、異なる第1値を求めることがある。よって、工具先端24が材料2に接触する際に、第1センサによって検出される第2力値は第2センサによって検出される第2力値とは異なる場合がある。例えば、工具先端24が材料2に接触すると、工具のベース18は一定の角度で傾くことがある(例えば1度角、2度、5度、又は10度)。ベース18の傾きによって、第1センサ22は、第1センサ22が測定する第1力値より小さい第2力値を測定することがある一方で、第2センサ22は、第2センサが測定する第1力値より大きい第2力値を測定することがある。
【０１６１】
システム1000(又は計算装置)は、工具のベース18の一部分が加工表面2に接触していることに基づいてこのパラメータの第1値を求めることができる。システム1000は、モータ19が加工部材24を加工表面2に接触させたことに応答して、センサ23を介して、工具のベースのこの部分が加工表面に接触していないこと(例えば、部分的に接触しているか又は以前にかけられた表面への力より少ない力がかけられている)に基づいてこのパラメータの第2値を求めることができる。例えば、接触していないとは、ベース18のこの部分によってかけられている力がより小さいことを指すことができ、又はそれを含むことができる。幾つかの場合では、システム1000は、加工表面2に接触させて少なくともベース18一部を傾けるようモータ19に命令できる。ベース18を傾けることは、ベース18によりかけられている力を分散させて、ベース18の第1部分がベース18の第2部分よりも大きな力を材料2にかけることを指すことができる。ベース18を傾けることは、ベース18のこれら部分によりかけられている力の分布を変更することを指すことができる。システム1000は、加工部材24が加工表面2に接触したことに応答して、加工部材24が工具のベース18を傾けたことに応答して、加工表面2に対する加工部材24のz軸位置を特定できる。
【０１６２】
システム1000は、パラメータの第1値をパラメータの第2値と比較して、第1値と第2値との差を生成できる。システム1000は、絶対差(例えば、力の量の差)を特定でき、又は2つの値が互いに等しくないという意味で差があることを単に特定できる。システム1000は、特定のセンサ22の第1及び第2値が等しくなければ、そのことは、工具先端24が材料24に接触し、ベース18によって材料2にかけられた力を相殺又は分配させたことによると判断できる。システム1000は、ベース18によって材料2にかけられた力が小さくなるため、第1力値が第2力値よりも大きいことに応答してz軸位置を特定できる。
【０１６３】
この差の検出に応答して、システム1000は、工具先端24が材料に接触したと判断でき、この情報を用いて加工表面に対する加工部材のz軸位置を特定できる。例えば、システム1000は、これが工具先端24のベースライン又はデフォルト位置であると判断できる。システム1000は、これがゼロ位置となるように工具先端24の位置を較正できる。システム1000が材料から工具先端24を後退させる際に、システム1000は、材料2の表面に対応した較正されたゼロ位置からの工具先端24の距離を監視又は追跡できる。例えば、システム1000は、モータ19を制御又はそれに命令して、工具先端24を材料の表面に対応できる較正されたゼロ位置から一定距離(例えば、1ミリメートル、5ミリメートル、1センチメートル、5センチメートル、又は10センチメートル)後退又は移動させることができる。システム1000は、幾つかの場合では、モータ19に命令又はそれを制御して工具先端24を材料内に一定距離挿入させることができる。例えば、システム1000は、モータ19を制御又はそれに命令して、工具先端24を較正されたゼロ位置を超えて1センチメートル挿入することができ、これにより工具先端24は材料2の内部に1センチ入ることができる。例えば、システム1000は、較正されたゼロ位置を用いて材料に1センチメートルの穴を開けることができる。
【０１６４】
システム1000はモータに命令して、加工表面2に接触している加工部材24を加工表面2から離れる方向に後退させることができる。システム1000(又はそのセンサ23)は、このパラメータの第3値を測定することによって、加工部材24が加工表面に接触していないときを特定できる。このパラメータの第3値は、工具先端24がベース18によって材料2にかけられた力(例えば、センサ23又はパッド22を介して)を相殺しなくなったことにより、パラメータの第2値より大きくなりうる。このパラメータの第3値は、工具先端24が材料2に接触していないときのこのパラメータの第1値に等しい(例えば、1%、2%、5%、又は10%以内で実質的に等しい)ことがある。システム1000は、第1値と第3値との第2の差が閾値未満であることに応答して加工表面に対する加工部材の第2のz軸位置を特定できる(例えば、この差は、第1値又は第3値の1%、2%、3%、5%、若しくは10%のようなパーセンテージ未満とするか、又は1ニュートン、0.5ニュートン、0.01ニュートン、2ニュートン、5ニュートン、又は10ニュートンなどの力値未満とする)。
【０１６５】
従って、回転カッター24の高さ制御を容易にするため、工具は基準又は「ゼロ」点を特定して、工具1000を(例えば、切削部材24を介して)一定量の材料2を除去するように位置決めできる。例えば、工具1000が、回転カッター24を所定の深さでワーク2に突入させて、その後、溝を作るため横方向に移動させてもよい。工具は、工具先端のワーク表面に対する位置を正確に求める方法を用いることもできる。幾つかの実施形態では、工具1000は、工具1000の一部により材料2にかけられる力のデルタ又は変化を検出する力覚センサ23などの低価格のセンサ23を使用する。幾つかの場合では、センサ23は、容量性センサ、光電センサ、電磁センサ、荷重センサ、ひずみゲージロードセル、圧電性結晶、油圧式荷重計、又は空気式荷重計を含むことができる。
【０１６６】
先端24が材料2に向かって移動して材料2に接触すると、ベース18によってかけられる力が工具24の先端に移されるので、この力は減少する。この力の変化の検出は、工具の先端が材料2の表面を接触していることを示すことができ、工具がこの位置をゼロ位置として構成、設定、又は初期化できる。これは、自動案内工具を含む手持ち式電動工具には有用となることがあり、又、完全自動工作機械にも応用できる。
【０１６７】
幾つかの実施形態では、工具1000は、ルーター5(例えば、木工トリムルーター)のスピンドル14に取り付けられたルータービット1を含む。ルーター5は、案内レール16上を摺動する可動キャリッジ15内に固定できる。案内レール16は構造コラム17に取り付けできる。構造コラム17は工具1000のベース18に固定してもよい。モータ19は工具1000のベース18に固定して、親ねじ20を回転できる。親ねじ20は、可動キャリッジ15のナット21を貫通させればよい。親ねじ20は、角ねじ、アクメねじ、又は鋸歯ねじを含むことができる。モータ19が回転すると、可動キャリッジ15が親ねじ20のピッチに比例して平行移動する。
【０１６８】
幾つかの実施形態では、可動キャリッジ15は、フレームによってZ方向に制約されている移動載置台に取り付けることができる。幾つかの実施形態では、Zコラムすなわち案内レール16は、装置1000のフレームによってZ方向に制約されている移動XY載置台に取り付けることができる。例えば、工具又は装置1000は、木材のような材料片の表面に配置可能な載置台を備えたリグ又はフレームを含むことができる。工具はフレームに電気的又は機械的に結合でき、フレームは工具と共に材料上を通過させることができる。この工具は、フレーム、載置台、又は工具を材料上の所望のXY又はZ座標に移動させる(又はユーザに移動させる命令を出す)ことができる。例えば、この工具は、米国特許出願公開第2015/0094836号に記載されたシステムの1つ以上の構成要素(例えば、リグ、工具、載置台など)を含むことができる。この米国特許出願公開第2015/0094836号はその内容全体を引用して本明細書に援用する。
【０１６９】
幾つかの実施形態では、工具1000は、工具1000の先端24をワーク表面に対して移動させる1つ以上の構成又は技法を使用できる。他の構成には、パワースクリュー、平行移動ねじ(translation screw)、ボールねじ、ローラーねじ、流体動力、テアトレイン(tear train)、ウォーム駆動装置、ラックアンドピニオン駆動装置、電磁作動、圧電作動、油圧リフト、電気リフト、空気リフト、機械リフト、レバー、ギヤなどを含むことができる。
【０１７０】
工具(又は装置)1000のベース18は、装置1000が載置されるパッド22によってワーク表面2から離間させることができる。幾つかの実施形態では、1つ以上の力覚センサ23は、装置1000のパッド22とベース18との間に配置できる。装置1000の重さが発生する重力は、装置1000がワーク表面2に置かれると部分的又は完全に1つ以上の力覚センサ23を通過する。
【０１７１】
切削工具1000の先端24の位置を確認するため、システム又は装置1000がキャリッジ15をワーク表面2に近づけると、先端24がワーク表面に向かって移動する。この動作が行われると、力覚センサ23を通過する力が測定できる(例えば、動作に応答して測定されたり、定期的に測定されたり、毎ミリ秒、10ミリ秒、1秒などの時間間隔に基づいて測定されたりする)。切削工具の先端24がワーク表面2と接触した後に、さらなる動作が行われると、装置1000の重さの一部が工具先端24を介してワーク表面2に移されることになり、センサ23を通過する力はそれに従って減少する。システムは1つ以上のセンサ23への力の変化を検出し、キャリッジの運動を停止できる。キャリッジ15の位置は記録され、これは、工具先端がワーク表面に配置された点に対応できる。工具先端及びワーク表面は固いことがあるので、検出可能な重さの移動は非常に小さい距離において発生し、1/4インチのカーバイド製ルータービットをカバの木合板表面で使用する場合は、この方法のエラーは0.0005インチ未満に対応できる。
【０１７２】
システム1000は、工具先端24を、材料2又は材料2を支えている表面(例えば、机、作業台、床、又は他の支持構造体)に向かって繰り返し延伸且つそれから離れる方向に後退させることができる。システム1000は、工具先端24を繰り返し延伸且つ後退させて材料2の3次元マップを生成又は作成できる。
【０１７３】
幾つかの実施形態では、システム1000は、材料2の縁部の近傍で工具先端24を延伸させることができる。システム1000は、工具先端24が材料2を支持している表面に接触するまで、工具先端24を材料2の縁部の近傍で延伸させることができる。システム1000は、材料2を支持している表面に接触するために工具先端24が材料2の表面を超えて延伸する距離を求めることで、材料の厚さを求めることができる。システムは、力覚センサ23を用いて工具先端24が材料2又は材料を支持している表面に接触するときを検出することで、これら位置を特定できる。例えば、システム1000(又はモータ19)は、加工表面を支持している表面に向かって加工部材24を延伸させることができる。工具のベース18の一部は加工表面2に接触できる一方で、工具ベース18の他の一部は材料2から非接触でとしてもよい。又は、幾つかの場合においては、ベース18は材料2と接触でき、さらに、延伸状態では工具先端24は表面でなく材料2を支持している表面に接触するように、材料を構成又は成形でき；或いは、工具先端24は、材料2の穴を介して延伸して材料2を支持している表面に接触できる。システム1000は(例えば、センサ23を介して)、加工部材24が加工表面を支持している表面に接触したことを検出できる。例えば、システム1000は、パラメータ(例えば力)の第3値を検出し、第1値と第3値との第2の差が閾値より大きいことに応答して加工表面2の厚みを特定できる(例えば、この差は、第1値又は第3値の一方の1%、2%、5%、10%より大きくてもよいし、この差は、1ニュートン、0.5ニュートン、0.01ニュートン、2ニュートン、5ニュートン、又は10ニュートンなどの力値より大きくてもよい)。
【０１７４】
システム1000は、工具の加工部材24の加工表面への接触に基づいて多数の位置点を特定できる。例えば、システム1000は、24の加工部材を繰り返し延伸且つ引き込んで、材料2に接触させ、加工部材24を表面から離れる方向に移動させることができる。システム1000は、工具先端24が材料2に接触する(又は材料2に接触しない)度に情報を記録できる。例えば、システム1000は、位置点を記録又は特定できる。それぞれの位置点は、x軸座標、y軸座標、及びz軸座標を備えることができる。x-y座標は、材料の表面上のマーカーを用いて求めることができ、さらに、材料の表面に関連するか又は材料の表面上の位置でよい。x-y座標は、材料の表面上の基準マーカー、画像技術、又は視覚技術を用いて求めることができる。例えば、工具の第2センサ(例えば、視覚センサ又はカメラ)が、加工表面上に配置された基準マーカーを用いて各位置点のx軸座標及びy軸座標を求めることができるこのシステムは、工具先端24が表面に接触するまで先端24を延伸し、較正されたゼロ位置に対する深さを測定することで、z座標(すなわち深さ)を求めることができる。この較正されたゼロ位置は材料の表面上の位置でよい。システム1000は、これら位置点を用いて加工表面2の3次元マップを生成できる。
【０１７５】
システム1000は、工具先端24位置を、加工表面2の平面上の装置(例えば、工具1000)位置と相関することによって加工表面2の幾何学的形状を測定できる。これを行うために、工具先端24の位置を検出することによって、工具先端24(例えば、円錐形又は球形先端を備えた円筒形工具)を、まず工具1000の基準系に関連付けできる。工具の基準系に対する工具先端24の位置がいったん分かれば、工具は対象表面(例えば、加工表面2)上で横方向に位置決めして加工表面の垂直位置を特定できる。加工表面の垂直位置は、加工表面の材料の表面を指すことができる。幾つかの場合では、この垂直位置は、その深さが対象となる木片の凹部、空洞、へこみ、又は窪み部分を示すことができる。幾つかの場合では、この垂直位置は、その深さが対象となる木片の隆起部、こぶ、突起、又は凸部を示すことができる。工具先端は、当該工具先端が材料のそうした部分(例えば、凹部又は突起)の表面に接触するまで挿入、延伸、下降、突入、又はそれ以外の方法で移動させればよい。工具先端が最初にワーク表面に接触した表面の上部を超える工具先端の付加的な変位は、凹部の深さを示すことができる。同様に、工具先端が最初にワーク表面に接触した表面から上への工具先端の変位の減少は、突起の高さを示すことができる。凹部の表面状態が知りたいならば、工具は凹部の周囲で多数の地点へ移動させてもよい。工具は、これら多数の地点それぞれで深さを求めることができる。工具は、当該工具の深さ及び横方向位置の両方を記録できる(例えば、x、y、及びz座標であって、x及びy座標が横方向位置を示し、z座標が深さを示すことができる)。横方向の移動は、内蔵式位置決め載置台を用いて自動で、又はユーザによって手動で、又はその両者を組み合わせて実行できる。
【０１７６】
装置1000は、加工表面2の穴の中心位置を確認又は求めることができる。例えば、円錐形先端24を備えた工具1をシステムに装着できる。すると工具1は、概ね穴の中心の上に(例えば、穴の直径の5%、10%、15%、20%、25%、30%、50%、75%、又は90%以内)に配置でき、先端24が穴の円に接触するまで突入させることができる。工具先端24は円錐形とすることができるので、工具先端24によって工具は穴の中心に配置できる。すると工具は、例えばカメラ10を備えた視覚システムを用いて穴の位置を確認することで横方向位置(例えば、x及びy座標)を特定できる。
【０１７７】
システム1000は、計算装置、プロセッサ、又はマイクロプロセッサ(例えば、システム680のプロセッサなど)を含むかそれらと通信できる。計算装置は、システム680の1つ以上のプロセスを含むことができる。システム1000は、計算装置を用いて位置決めモータの動作を制御し、さらに1つ以上の力覚センサ23を通過する力を測定できる。センサ23は、例えば、力感応抵抗、圧電性センサ、ひずみゲージ、荷重ピン、せん断けた、引張リンク、磁気レベルゲージ、トルクセンサ、ロードセル、油圧式荷重計、空気式荷重計、弾性装置、磁気弾性装置、塑性変形、箔ひずみゲージなどを含むことができる。
【０１７８】
幾つかの実施形態では、工具は、カメラ、視覚情報、又はIMUを使って傾きを検出できる。工具は、カメラ10(図8Aにも示されている)又は他のセンサを含むことができる。カメラ10は、カメラ682の1つ以上の構成要素又は機能を含むことができる。例えばこのカメラは、取り込んだ画像における移動が、ベースの持ち上げに起因する傾きに一致すると判断できる。カメラ10は、工具が工具先端24を加工表面2に接触させる前に第1の写真すなわち画像を撮り、次に、工具先端が加工表面に接触したときに第2の画像を撮ることができる。カメラ10は、時間間隔(例えば、毎1秒、2秒、3秒、5秒、又は5秒)に基づいて画像を繰り返し取得し、最初の画像を次の画像と比較して傾きを確認できる。カメラ10は画像を連射撮影した後、これらの画像を互いに比較することで、工具先端が表面に接触して傾きを引き起こしたときを検出できる。幾つかの場合では、連射撮影された画像のそれぞれは、タイムスタンプに関連付けることができる。これら画像のそれぞれは、工具先端の位置にさらに関連付けしたり、そうした位置でタグ付けしたり、他の方法で対応させたりできる。システムは、連射撮影された画像のうちどの画像が最初に傾きを示しているかを特定できる(例えば、カメラ10が撮影した画像中の物体が、工具先端が材料2に接触したときに工具1000が工具の後部に向かって傾くとより近くに見えることがある)。幾つかの場合では、システム1000は、第1画像と次の画像との間のピクセルの違いすなわち位置ずれを特定できる。このピクセルの位置ずれに応答して、システム1000は、第1の画像又は以前の画像に対して位置ずれしたピクセルを備えた次のすなわち2番目の画像に対応したタイムスタンプにおいて、工具先端が材料2に接触したことを特定できる。カメラは、第1の画像と第2の画像とを比較して、これら2つの画像の傾き又は変化を識別できる。
【０１７９】
幾つかの場合では、システム1000は、加工部材24が既知の表面（例えば、ベース18の上面）に接触するときを特定できる。加工部材24が既知の表面をクリアすると、システム1000は、既知の表面と加工表面2との間の高さに等しい既知のオフセット分だけ加工部材24を下方に延伸させることで、加工部材24を加工表面2にまず接触させることができる。加工部材が加工表面を貫通し、従って、加工部材と加工表面との接触の検出が不明瞭になる場合は、加工部材と加工表面との接触を判定するこの方法を使用できる。
【０１８０】
幾つかの実施形態では、加工部材と加工表面との接触は、軸に沿って動作を駆動するアクチュエータ（例えば、z軸を駆動するモータ）の電力消費を検出することで特定してもよい。加工部材が加工表面にいったん接触すると、加工部材が加工表面を押圧する際に軸への付加が増大するため、アクチュエータの電力消費が増大する。幾つかの実施形態では、軸アクチュエータの電力消費は、アクチュエータ電圧源でインライン電流センサを用いることで測定できる。幾つかの実施形態では、加工部材と加工表面との接触は、アクチュエータ停止位置とアクチュエータ軸エンコーダ示度との間のずれを測定することで判断でき、このずれは、加工部材がいったん加工表面に接触すると増大する。
【０１８１】
幾つかの実施形態では、工具（例えば、システム1000）内の1つ以上のプロセッサは、力覚センサ、カメラ、アクチュエータに電力を供給する電流センサ、軸に沿った運動を監視するエンコーダ、又はIMUのうちの1つ以上からの信号を同時に監視して、加工部材（例えば、工具先端）の表面（例えば、加工表面、工具の表面）への接触を検出することができる。幾つかの実施形態では、1つ以上の監視信号が1つ以上のプロセッサによって分析され、表面への加工部材の接触を特定する。幾つかの実施形態では、表面への加工部材の接触は、最良の信号雑音比を与える信号に基づいて特定できる。幾つかの実施形態では、表面への加工部材の接触は、加工部材が表面に接触したことを確認する2つ以上の信号に基づいて特定できる。
【０１８２】
センサ10は、画像センサ又はカメラを含むことができる。パラメータはピクセルを含むことができる。ピクセルは画像内に位置を占めることができる。システム1000は、第1値(例えば、2進値、256ビット値、赤、緑、青値、グレースケール値、又は数値)を備えたピクセルを含む第1画像を(例えば、画像センサを介して)取り込むことができる。システム1000は、このピクセルの第2値を含む第2画像を取り込むことができる。第2値は第1値と同じピクセルに関するものでよい。このピクセルは画像内の任意位置でよい。システム1000は、第1値を含んだ第1画像と第2値を含んだ第2画像とを比較して、第1値と第2値との差を特定できる。システムは、第1画像の1つ以上のピクセルを、第2画像の1つ以上のピクセルと比較して差を検出できる。システムは、これら2つの取り込まれた画像を比較して、これらが位置ずれしていることを判断できる。ベースが角度を付けて傾いていることによってこれら画像は位置ずれしている可能性があり、このためカメラが、第2画像を第1画像と比べて異なる角度で又は異なる視野から取り込むことができる。よって、システムは、この位置ずれを、工具先端24が加工材料の表面に接触してベースを傾けたことに帰することができる。
【０１８３】
工具は、容量性センサ50又は電磁センサ60を用いて工具先端24の加工表面2への近接度を測定できる。例えば、電磁センサ60は、金属を含む工具先端24又は加工部材24の近傍でのセンシングコイルのインダクタンスの変化を、この金属内に誘導された渦電流を感知することで感知又は検出できる。
【０１８４】
幾つかの場合では、工具1000はIMUを含むことができる。例えば、センサ23又はセンサ10は、三軸加速度計又はジャイロスコープ等のIMUを含むことができる。IMUは、ベースの持ち上げに起因する運動又は突然の運動に応答して傾きを示すことができる。例えば、このIMUは、工具先端が表面に接触していないときに工具のベースの加速を示す第1値を求めることができる。例えば、ベースが加工表面上に置かれているので第1値がゼロになることがある。このIMUは、工具先端が表面に接触又は当接する際の第2値を求めることができる。第2値すなわち第2加速度値は、ベースの加速、衝撃、運動、力、又は工具先端が加工表面に接触して工具先端に機械的に接続されたベースを移動させることによるベースの他の変位を示すことができる。計算装置は第1値を第2値に比較して、加工部材が加工表面に接触したことに基づいて工具のベースの加速を特定できる。幾つかの場合では、計算装置は、第1値及び第2値が等しくない又は実質的に等しくない(例えば、1%、2%、又は5%以内)ことを特定し、加速度に違いがあることに基づいて工具先端が加工表面に接触したことを特定できる。
【０１８５】
工具は、先端すなわち加工部材位置、直径、又は工具の幾何学的形状を含む工具に関する付加的情報を特定又は検出できる。工具の幾何学的形状の特定は、切削工具の直径の特定を含む又はそうした特定を指すことができる。この工具の幾何学的形状情報を用いて、加工部材の切削フルートの長さ及びこのカッターの角度(例えば、V彫刻ビット又はねじれ角)を自動的に特定できる。例えば、工具は、工具先端24に近接したカメラ10又はビーム遮断(break-beam)センサ10(例えば、レーザ遮断ビームセンサ、赤外線遮断センサ、光電センサ、又は光学センサ)を含むことができる。加工部材24は、センサ10の動作線(line of action)に落とすことができ、すると工具は、加工部材24がセンサ10によって発生されたビームを遮断するときに加工部材24の位置を検出できる。幾つかの場合では、ビームの軸は、工具の座標系に対して予め較正しておいてもよい。
【０１８６】
幾つかの場合は、システムは、工具部材1又は工具先端24の位置を特定するために、工具先端24又は工具部材1に向けられた1つ以上の視覚カメラ10を含むことができる。この視覚カメラ10は、工具先端24を検出するため工具座標系に対して予め較正しておくことができる。幾つかの場合では、視覚カメラは、線形荷電結合素子(CCD)センサ又は他の画像センサを含むことができる。線形CCDセンサは、工具先端を検出するのに視覚カメラより処理が少なくなる場合がある。
【０１８７】
システム1000は、加工部材1又は工具先端24の直径を測定できる。工具は、工具先端24の位置を測定又は特定する間に、工具先端をあちこちに移動させることができる。工具先端を移動させることによって、工具がビーム遮断センサ10を左右に通過することで、工具は単一のセンサ10を用いて工具直径を検出できる。工具の横方向の運動は第1の遮断を引き起こし、次に、ビームを遮断解除して工具直径の測定ができる。ルータービットはねじれ刃を備えることがあるので、工具は、その直径を特定するため、工具の長さに沿って多数の測定を実行することができる。渦電流又は容量性検知を一次元センサと共に使用し、センサデータを工具位置に相関させることで工具の幾何学的形状に関する多次元情報を得ることによって、工具は直径を特定できる。工具は、V字切削ビットの場合、先端角度などの工具先端24に関する付加的情報を求めることができる。さらに、工具は、工具の幾何学的特性を検出するための視覚カメラ10を含むことができる。
【０１８８】
システム1000は、工具の加工部材を位置決めするためのハイブリッド位置決めシステムを含むか、それを使用して構成できる。例えば、システムは載置台を含むことができる。システムは、載置台の移動を容易にするため載置台に近接して滑りパッドを含むことができる。システムは、載置台を移動させるよう適合された少なくとも1つのモータを含むことができる。システムは、この少なくとも1つのモータを制御する少なくとも1つのモータコントローラを含むことができる。システムは、データを処理し且つ情報を少なくとも1つのモータコントローラに与えるために1つ以上のソフトウェアアプリケーションと組み合わせて計算装置又はプロセッサを含むことができる。システムは、材料の表面のマップを作成するため、この表面の第1情報を取り込むよう構成された第1センサを含むことができる。この第1情報は表面の画像を含むことができる。前記システムは、プロセッサに通信可能に結合された第2センサを含むことができる。第2センサは、表面に対する加工部材の位置と加工部材の配向の少なくとも一方を特定するために使用される表面の第2情報を取り込むことができる。計算装置又はプロセッサは、第1センサによって取り込まれた第1情報を用いて表面のマップを作成できる。計算装置又はプロセッサは、第1情報を用いて作成された表面のマップに対応したデザインを受け取ることができる。プロセッサは、マップに重ね合わされたデザインを表示画面を介して表示できる。システムは、第2センサを介して表面の第2情報を受け取ることができる。システムは、表面の第2情報に基づき且つマップに基づいて、表面に対する加工部材の位置と加工部材の配向の少なくとも一方を特定できる。システムは、表示画面を介してマップに重ね合わされた加工部材の位置を表示できる。システムは、マップに位置合わせされたデザイン並びに位置及び配向の少なくとも一方に基づいて、加工部材の所望位置を特定できる。デザインの輪郭に実質的に隣接した選択範囲内で工具が第1方向に前進される際に、システムは、モータ制御情報を与えて、載置台及び加工部材を所望の位置に移動させるために少なくとも1つのモータを制御できる。システムは、工具が第1方向に前進される際に、工具を第2方向でデザインの境界縁部に自動的に再位置合わせすることができる。
【０１８９】
例えば、システム1000は加工部材の特定されたz軸位置を用いて、1つ以上のモータを制御して加工部材を第1位置から第2位置へ移動させるためのモータ制御情報を、加工部材のz軸位置に少なくとも部分的に基づいて与えることができる。モータ制御情報は、x軸座標、y軸座標、又はz軸位置の1つ以上を含むことができる。工具は、工具の加工部材の所定経路に隣接した範囲内の方向に前進させることができる。
【０１９０】
幾つかの場合では、システム1000は、第1センサから第1情報を受け取り、表面のマップを用いて、表面に対する工具の加工部材の第1位置(例えば、x-y座標又はx-y-z座標)と加工部材の配向との少なくとも一方を、材料の表面の第1情報に基づいて特定できる。システムは、表面のマップに対する工具の加工部材の第1位置を、工具の表示画面を介して示すことができる。システムは、工具の加工部材の経路を特定するために表面のマップに対応したデザインを取り出すことができる。システムは、工具の加工部材の第1位置をデザインと比較して、工具の加工部材の経路に対応した工具の加工部材の第2位置を特定できる。システムは、第2位置及び配向の少なくとも一方に基づいて、少なくとも1つのモータを制御して載置台及び加工部材を第2位置に移動させるためのモータ制御情報を与えることができる。工具は、工具の加工部材の経路に隣接した範囲内の方向に前進させることができる。
【０１９１】
工具が複数の後続の方向に進められる間に、システムは定速技術を実行して、載置台及び加工部材を対応する複数の後続位置に移動させるために少なくとも1つのモータを制御するモータ制御情報を与えることができる。システムは、工具が第4方向に前進される際に、工具を第3方向でデザインの境界縁部に自動的に再位置合わせすることができる。システムは、工具の基準点、意図された切削経路、及び所望の工具移動経路の図が描かれた目標範囲ウィンドウを表示できる。意図した切削経路は、z軸深さに加えてx-y座標系における位置を示すことができる。
【０１９２】
センサは、画像データのライブフィードを受信又は取り込むことができる。システムは、センサにより取り込まれた画像データのライブフィードを受信し、このライブフィード画像データを用いてデザイン上の以前の位置(例えば、x-y座標又はx-y-z座標)をデザイン上の好適な次の位置(例えば、x-y座標又はx-y-z座標)と比較して、自動的に工具の位置を再位置合わせできる。
【０１９３】
図10A-10Bはワーク表面2に対する回転切削工具24の位置の特定を示しているが、この方法は、プロッティングペン、ビニール刃物、ピペットチップ、ピックアンドプレース式装置用の真空ノズル、又は加工材料2に対する加工部材24のゼロ位置を特定するための他の任意装置に適用できる。
【０１９４】
図10Cは、一実施形態によるパッドに隣接した力覚センサ23を示す。力覚センサ23は、較正手順を実行してゼロ位置を特定するために一時的にそこに配置できる。力覚センサ23は較正手順が完了すれば取り除けばよい。
【０１９５】
図10Dは、底部プレート920の上部に配置又は設置された力覚センサ23を示す。1つ以上の力覚センサ23は、工具1000の任意の場所に配置でき、力覚センサ23は、材料2の表面への工具先端24の接触に対応した力の変化を検出できる。力の一部が、力覚センサ23を通過して材料に伝達されるのでなく、工具先端24を介して材料に伝達されるので、力の変化は検出される力の減少である場合がある。
【０１９６】
図11A及び11Bは、底部プレート1105を備えた工具1100を示す。工具1100は、工具1000の1つ以上の構成要素を含むことができ、底部プレート1105は底部プレート910に対応できる。図11Aは、粉塵抽出及び誘導技法が使用されない場合に材料に付着する粉塵又は微粒子を示す一方で、図11Bは、本明細書で説明する粉塵誘導及び抽出技法が粉塵を材料からどのように除去するかを示す(例えば、ファン及び/又は真空源が発生する空気流で、チャンネルを通過して工具の後部から離れるか又は真空ポートを介して抽出される空気流を介して)。工具1100は、工具の底部プレートの空洞又はチャンネルを介して、加工部材によって加工表面から除去された材料の微粒子を取り除くことができる。工具1100は、真空によって、これら微粒子を加工部材から離れる方向に空洞を介して除去できる。
【０１９７】
図12は、一実施形態による工具の位置検出を較正する方法のブロック図を示す。概略的に述べると、方法1200は、1205でパラメータの第1値を検出する工具を含む。ステップ1210で、工具は、加工部材を加工表面に向けて延伸させる。1210では、工具はこのパラメータの第2値を検出する。ステップ1220で、工具は、加工表面に対する加工部材の位置を特定する。方法1200は、図1-11Bに示した1つ以上のシステムの1つ以上の構成要素又はモジュールにより実行できる。
【０１９８】
図12を続けて参照し、さらに詳細には、1205において工具はパラメータの第1値を検出する。工具は(例えば、センサを介して)パラメータの第1値を検出できる。センサは、1つ以上のプロセッサを含む計算装置に通信可能に結合できる。このパラメータ又はその第1値は、工具のベースの一部分によって加工表面へ又は加工表面に向けてかけられる力の量を示すことができる。工具は、工具のベースのその部分が加工表面に接触している状態で、このパラメータの第1値を検出できる。例えば、ベースのこの部分は、加工表面又は材料に載置又は配置されていもよい。幾つかの場合では、ベースは、加工表面に接触するパッドを含むことができる。
【０１９９】
ステップ1210で、工具は、加工部材を加工表面に向けて延伸させる。工具は、(例えば、計算装置によって制御されるモータを介して)加工部材を加工表面に向けて延伸できる。加工部材が加工表面に接触すると、ベースは加工表面に少なくとも部分的に接触できる。例えば、加工部材は加工表面に接触し、ベースの一部を少なくとも部分的に持ち上げ又は傾けることができる。ベースのこの部分は、材料の表面に接触している工具先端がどの程度ベースを持ち上げるか又は傾けるかによって、表面に接触することもあり、しないこともある。幾つかの場合では、ベースは表面に接触し続けているが、ベースによって加工表面にかけられる力の量が小さくなることがある。このより小さい力の量はパラメータの第2値に対応できる。
【０２００】
1210では、工具はこのパラメータの第2値を検出する。工具は(例えばセンサを介して)、パラメータの第1値よりも小さいパラメータの第2値を求めることによって加工部材が加工表面に接触するときを検出できる。第2値が第1値より小さくなりうるのは、工具先端がベースによってかけられる力を分散することでベースのこの部分によってかけられる力が小さくなるからである。工具先端が力の一部を材料にかけるか、ベースの別の部分がベースの第1部分よりも大きな力をかけるように、この力を分散できる。例えば、ベースの第1部分がベースの第2部分よりも小さい力をかけるように、工具先端がベースを傾けることができる。例えば、モータが加工部材を加工表面に接触させたことに応答して工具のベースのその部分が加工表面に接触していない状態で、工具はこのパラメータの第2値を検出できる。工具は、加工部材が加工表面に接触したことに応答して、加工部材がベースを傾けたことに応答して、加工表面に対する加工部材のz軸位置を特定できる。
【０２０１】
1220で、工具は、加工表面に対する加工部材の位置を特定する。工具は(例えば、計算装置を介して)、第1値と第2値との差が閾値より大きいことに応答して、加工表面に対する加工部材のz軸位置又は深さを求めることができる。工具は、これらの検出されたz軸位置に基づいて工具の位置検出システムを較正できる。例えば、工具はこの位置を、ゼロ、初期、又はデフォルト位置として設定できる。すると、システムは、この較正されたゼロ位置に対して工具先端のz軸座標又は位置を特定できる。幾つかの場合では、工具は検出された表面をゼロ位置として較正せず、スピンドルからの絶対距離を記録してもよい。工具先端長は加工部材又は工具の種類に基づいて変化しうるので、スピンドルの先端の位置は置き換え可能ではないので工具によって予め定めることができる。
【０２０２】
切削工具と共に使用するための本開示の幾つかの実施形態の形状及び構造は、図13-21に記載し且つ示した。図13-21に示した実施形態は、ルーター500と共に使用するよう構成されたシステム又はリグ100を提供する。システム100は、下端においてベースハウジング130に取り付けられ、上端において装置取付台122内部で終端する2つの支持脚104を含む。装置取付台122は、モニタ又はスマート装置570を装置取付台122に留める又は固定する左右の表示装置クリップ124を含む。装置570は、ユーザが特定の用途の切削経路を見ることができるようにする表示画面572を含む。ベース130は、ハンドル支持アーム108を介して取り付けられた左右のハンドル又はグリップ106も備えている。
【０２０３】
ベース130の下端は、載置台150と下部載置台滑りパッド151とを囲む底部プレート139を備えている。ベース130及び底部プレート139は、機械加工ネジなどにより互いに固定されている。図20に示したように、底部プレート139は、底部に取り付けられた底部滑りパッド141を備えている。底部滑りパッド141は、加工中の材料の表面上でのリグ100の動きを助けるために使用できる。底部滑りパッド141は、高密度ポリエチレン、テフロン（登録商標）、又は耐久性が高く且つ材料上での摺動に適した他の適切な材料製とすることができる。
【０２０４】
ルーター500は、ルーター底部プレート510を載置台150に取り付けることで、リグ100に取り付け可能である。図21に示したように、載置台150は、ルーターベース510を載置台150に取り付けるための幾つかの工具取付点164を備えている。ルーターベース510は、ルータービット512の周りにケージを形成する幾つかのルーターベース支持脚508を備えている。ルーター500は、電源コード506及びオン・オフスイッチ504も備えている。リグ100は、バッテリ電源などの搭載電源を含む自己完結型の携帯ユニットとして実装してもよい。
【０２０５】
スマートユニット又はモニタ570は、ケーブル端末又はレセプタクル576を備えた入力ケーブル574を備えることができる。この装置がスマートユニットであれば、CPU、ソフトウェア、及びメモリはその装置上に設けられる。装置570が単にモニタであれば、ケーブル574及びレセプタクル576がCPUユニットに接続される。
【０２０６】
図14-19に示したように、システム100は、載置台モータ210と旋回軸モータ220とを収容できる。載置台モータ210を用いて載置台150の動きを制御する。旋回軸モータ220を用いて、載置台150を押し引きする旋回アーム156の運動を制御し、モータ210、220の回転運動を比較的直線の運動に変換する。載置台モータ210及び旋回軸モータ220は、それぞれの専用のモータキャップ212及び222を備えることができる。
【０２０７】
モータ210及び220は、プリント回路板250及びマイクロコントローラボード252に接続された載置台モータ駆動部253及びピボットモータ駆動部254により制御可能である。マイクロコントローラ252は、スマート装置又はCPUユニット（すなわち、ラップトップ）からの低レベル命令を処理する。これらの命令は、モータ210、220を設定位置（例えば、位置150、125）へ正しいステップコマンドに移動させて、モータをこれらの位置に駆動する命令である。モータの配向は、一旦モータをゼロ位置にホーミングさせ、それに続いてとられるすべてのステップを追跡することによって追跡される。幾つかの実施形態では、システムは、回転エンコーダを用いてモータシャフトの配向の状態を追跡できる。モータ210、220及びモータ駆動部253、254は、電源プラグレセプタクル255を電源に接続することで電源を得る。
【０２０８】
図15-16に示したように、リグ100の背部はカメラ支持部190を含む。カメラ支持部190は、上部載置台ハウジング130に接続され、カメラ300が取り付けられるリグ100の上部で終端する1つ以上の支持部材でよい。カメラ300及びレンズ304は、加工中の材料の画像及びその周囲の領域を取り込むよう比較的下向きの姿勢に配置されている。
【０２０９】
偏心器を用いてモータの回転運動を直線運動に変換できる。偏心器は、偏心シャフトの周りを回転する円板である。これらシャフトは、回転すると偏心円板周りに環装されたカラーに直線運動を生み出す。偏心器は、比較的安価でありつつ、精密直線載置台の同じ低いバックラッシ正確度を維持できる。1/2インチの直線変位範囲は、十分に偏心器の能力範囲である。工具は、フレームに取り付けられた2つの偏心器であって、ベース上で摺動できる載置台に接続された2つの偏心器を含むことができる。これら偏心器はステップモータにより回転させることができ、それらを回転させることで、載置台がフレーム内で移動可能となる。様々な偏心器のサイズ及び形状を変更することで、作業空間に対する、工具699のより大きい又は小さい相対運動を実現できる。
【０２１０】
載置台を拘束するため、一方の偏心器をボールベアリング連結により載置台に直接接続できると共に、他方は継手とヒンジにより接続される。この連結設計によって、偏心配向と載置台位置との非直線的関係が得られる。範囲の中心の近くでは、偏心器の穏やかな回転は、載置台を穏やかに運動させる。対照的に、範囲の端部の近くでは、載置台を一定量移動させるにはずっと大きな回転が必要である。幾つかの例では、載置台の変位は、極端な非直線的な位置を避けるため、最大範囲の概ね95%限定されている。この連結設計により、工具に作用する力が、カムをそれらの目標位置から離れる方向に回転させうるという意味で後退駆動（back driving）が発生しうる。しかし、本開示は、一定の力が存在しても後退駆動を防止するのに十分な力を備えた、適切な電力供給を受けるモータを使用する。
【０２１１】
図21に示したように、上部載置台ハウジング130は、上部載置台ハウジング130の形状になるよう機械加工又は形成されたスペーサ131、133、135を備えた一体型ユニットでよい。スペーサ131、133、135は、載置台150及び旋回アーム156が運動するのに必要な空間を確保する。前部スペーサ131、側部スペーサ133、及び後部スペーサ135は単一のユニットとして形成する必要はない。その代わり、前部スペーサ131、側部スペーサ133、及び後部スペーサ135は、上部載置台ハウジング130に取り付けられた別個の部材片とすることもできる。上部載置台ハウジング130は、幾つかの上部載置台滑りパッド137も収容する。上部載置台滑りパッド137は、載置台安定化アーム152が最小の摩擦でパッド137上を移動可能とする。
【０２１２】
載置台150は、アルミ又は他の合金のような軽量だが耐久性があって強い材料製とすることが理想的である。載置台150は、1つ以上の安定化アーム152、載置台偏心アーム部材154、工具取付点168、及び工具が載置台150を通過して延伸する開口部160を含むように機械加工されることになる可能性が最も高い。さらに、旋回アーム156は、載置台150と同じ合金又は材料から機械加工で形成されることになる可能性が最も高い。
【０２１３】
動作にあたって、載置台モータ210は、載置台モータシャフト184の回転に応答して運動する。載置台偏心カム部材174が載置台モータシャフト184に取り付けられている。載置台モータシャフト184が回転すると、載置台偏心カム174が回転し、カムの設計によって、カム174に接続されそれを囲む載置台アーム部材154が載置台150を移動させることができる。カム174と載置台アーム部材154との間にベアリングリングを用いてもよい。
【０２１４】
さらに、旋回モータ220が動くと、旋回軸モータシャフト186が回転する。旋回偏心カム部材176が、旋回モータシャフト186に取り付けられている。旋回モータシャフト186が回転すると旋回偏心カム部材176が回転し、カムの設計によって、カム176に接続されそれを囲む旋回アーム部材154が旋回アーム156を前後に移動させ、これによって、載置台150が旋回アーム156に対して移動可能となる。カム176と旋回アーム156との間にベアリングリングを用いてもよい。
【０２１５】
載置台150及び旋回アーム154が動くにつれ、載置台安定化アーム152が上部載置台滑りパッド及び下部載置台滑りパッド151（例えば、図13に示したように）に沿って移動し、移動時に載置台150を安定させる。さらに、載置台偏心器174及び旋回偏心器176はボスを含むことができる。このボスは、載置台モータシャフト184又は旋回モータシャフト186を締め付ける止めネジを収容するための追加材料を偏心器174、176に確保するので、これをそれぞれの偏心器174、176にしっかりと取り付ける。旋回偏心ボス187は図21に示されている。これら図には載置台偏心ボスを示していないが、それは、載置台150と旋回アーム156が異なる平面上で動作するため、それが旋回ボス187に対して反転しているからである。
【０２１６】
図22は工具を案内するためのシステムを示す。製造又は製作作業は、一片の合板からの任意形状の切り出しなど、少なくとも1つの平坦面(flat facet)を備えた材料片に対する又はそれを用いた加工を含むことができる。しかし、一枚の合板など長方形でよい平坦面の縁部や、2Dテンプレートの縁部をそなえたものような滑らかな輪郭線の位置を工具が特定するのは容易ではないことがある。本解決策のシステム、方法、及び装置は、縁部の形状及び/又は位置を検出するための方式に関する。
【０２１７】
システム2200は、当該工具の加工部材又はビットの案内を容易にするための1つ以上の技法を備えるよう構成できる。例えば、この工具はプローブを含むことができ、材料又はワークの表面を測定する、又はワーク上の若しくはワークに対する基準点を確定する横方向探査技法を備えるよう構成できる。この工具は、ワークの輪郭の1つ以上の点を探査してテンプレートをデジタル化できる。この工具は、両面加工を目的として設計図を位置合わせするため反転させる前と後に、輪郭の1つ以上の点を探査して加工材料の縁部を走査できる。前記工具は、前記輪郭の1つ以上の点を探査してグリッドオーバーレイを生成できる。
【０２１８】
幾つかの実施形態では、このシステムは、デジタルプロセッサに結合された手持ち型工具を含むことができる。この手持ち型工具は、既知又は概ね既知の幾何学的形状を備えたプローブなどの物理的要素を含むことができる。このプローブは、プローブとしての機能に加えて、ドリルビットなど探査以外の機能で使用される工具の一部としてもよい。1つ以上のセンサを使用して、このシステムは、任意の座標系でのプローブの３D位置又は場所を特定し、その位置を格納できる。このシステムは、工具フレームの位置を検出し、当該工具フレームからプローブまでのオフセットを用いることで上記位置を特定可能であり、又は前記システムは上記位置を直接検出可能である。
【０２１９】
システム2200は、システム又は工具100、680、600、800、801、1000、又は2800の1つ以上の構成要素又は機能を含むことができる。システム2200は、システム又は工具100、680、600、800、801、1000、又は2800の1つ以上の構成要素又は部品を含むことができる。システム2200は、図1-9及び11A-11Bのシステム又は装置の1つ以上の機能又は構成要素を含むことができる。例えば、システムは、工具1000及び工具1000に結合されたベース18又はパッド22を含むことができる。システム2200は、工具の案内を容易にするよう設計且つ構成された1つ以上のプロセッサ（例えば、CPU683）、計算装置（例えば、600）、又はメモリ（例えば、メモリ687）を含むことができる。システム2200はインターフェース2205を含むことができる。インターフェース2205は、タッチインターフェース、ボタン、トグル、スイッチ、モーションインターフェース、又はグラフィカルユーザ・インターフェースを含むことができる。インターフェース2205は、システム2200の1つ以上のプロセッサによって操作される動的インターフェース2205を含むことができる。インターフェース2205は、タッチスクリーン、キーボード、マウス、又はボタンなどの入出力インターフェースを含むことができる。
【０２２０】
システム2200は、インターフェース2205を介して命令又は指示を受信できる。この命令は、プローブ又はマッピング動作を開始又は継続するための命令を含むことができる。例えば、この命令は材料又はワークをマッピングするためのものでよい。ユーザは、インターフェース2205を介してこの命令を入力できる。インターフェース2205は、様々な命令又は指示を受け取ることができる。例えば、このインターフェースは、プローブが材料の縁部に接触していることの指示を受け取ることができる。インターフェース2205は、プローブを下降又は上昇させるための指示又は命令を受け取ることができる。インターフェース2205は、材料のマッピングを開始、継続、又は終了させるための指示を受け取ることができる。インターフェース2205は、命令の受信に応答して、この命令をモータ19に（例えば、1つ以上のプロセッサ又は計算装置を介して）与え又は伝達できる。例えば、計算装置は、インターフェース2205を介して指示を受け取り、指示に応答して、プローブ（例えば、工具先端24）を上昇又は下降させるようモータ19に指示できる。
【０２２１】
この場合、インターフェース2205は、プローブのデフォルト又は初期深さ若しくは長さの命令又は指示を受信することができる。例えば、ユーザは、プローブの長さが0.25インチ、0.5インチ、0.75インチ、1インチ、又は別の単位の他の長さであると入力できる。ユーザは、プローブ2215を下降させた後にプローブ2215がベースを超えて又は材料の表面を超えて延伸する量を入力してもよい。
【０２２２】
システム2200はモータ19を含むことができる。システム19は、システム1000に示したモータ19の1つ以上の構成要素又は機能を含むことができる。モータ19は、プローブ2215の動作を制御して軸に沿ってプローブ2215（例えば、加工部材、ドリルビット、又は他の突起）を上昇又は下降させることができる。モータ19は、プローブ2215を上昇又は下降させるための1つ以上の機械的要素（例えば、ギヤ、バネ、コイル、磁気部材、チェーン、プーリー、又はレバー）を含むことができる。モータ19は、底部プレート7又は載置台690などの、工具のベースの面に直角又は垂直であるz軸でプローブを移動させることができる。
【０２２３】
システム2200は、1つ以上のプローブ2215を含むことができる。プローブ2215は、突起、加工部材、又は工具先端24のような工具先端を含むことができる。プローブ2215は、金属、アルミ、合金、鋼鉄、鉄、プラスチック、布地、又は紙などの任意材料から作製できる。幾つかの実施形態では、プローブ2215はレーザビーム又は光線を含むことができる。プローブ2215は、輪郭を生成し、位置をマッピング又は特定するために材料の探査を容易にする任意の形状、幾何学的配置、又は寸法を備えることができる。例えば、プローブ2215は、円筒形でも、長方形でも、平坦でも、幅が狭くても、又は広くてもよい。プローブ2215は、半径1/8、1/4インチ、又は1/2インチなどの半径又は長さを備えることができる。形状、半径、長さを含むプローブ情報は、記憶装置2235に格納できる。
【０２２４】
システム2200は、1つ以上のセンサ2210を含むことができる。1つ以上のセンサ2210は、カメラ682などのカメラ、又は他のセンサ22若しくは23を含むことができる。センサ2210は、力覚センサ、近接センサ、タッチセンサ、又はモーションセンサを含むことができる。センサ2220は、配向を検出するためIMUを含むことができる。
【０２２５】
センサ2220は、材料すなわちワークの画像を取得できる。センサ2220は、連続的に又は指示若しくは命令に基づいて画像を取得できる。例えば、センサ2220は、プローブが材料の縁部に接触していることの指示を、インターフェース2205を介して受け取ることができる。この指示に応答して、センサ2220は、画像を取得したり、材料に関する他のデータや、材料に対するプローブ2215又は工具の位置に関する他のデータを取り込んだりすることができる。
【０２２６】
幾つかの実施形態では、センサ2220は、プローブ2215が材料の縁部に接触したときを自動的に特定できる。例えば、センサ2220は、プローブが材料の縁部に押しつけられたことに応答して力又は衝撃を検出できる。この力の検出に応答して、1つ以上のセンサ又はカメラは、材料の表面の画像を取り込むか走査できる。
【０２２７】
システム2200はマップ生成要素2225を含むことができる。マップ生成要素2225は、計算装置600のような計算装置を含むか、それによって実行できる。マップ生成要素2225は、プローブ2215が材料の縁部に接触しているという確認に基づいて、材料に対するプローブ2215の位置を特定できる。
【０２２８】
幾つかの場合では、システム2200は、この位置を特定するための三次元(3D)データを取得又は確認できる。三次元位置データは、X、Y及びZ座標を含むことができる。システム2200は、例えば、材料の表面上のマーカーを用いてX-Y座標を求めることができる。システム2200は、プローブの深さを用いてZ軸データを取得できる。システム2200は、蓄積された3D位置データ及び既知のプローブ2215幾何学的形状を用いて、材料の縁部に関する情報を特定できる。
【０２２９】
マップ生成要素2225は、図24に示したようにマップ又は輪郭を取得し生成できる。図24は、一実施形態による縁部の検出を示す図である。例えば、このシステムは、プローブ2215の幾何学的形状が円筒形であると確認又は特定できる。ユーザは、プローブ2215が材料2405の縁部に沿った点に接触するように手持ち型工具(例えば、システム2200に組み込まれた工具1000)を移動させることができる。例えば、プローブ2215は、接触点2410、2415、及び2420において材料の縁部に接触できる。ユーザは、縁部点2410、2415、及び2420に接触するように手持ち型工具を繰り返し移動させることができる。幾つかの場合では、ユーザは、手持ち型工具を縁部点2410、2415、及び2420又は縁部接触点まで連続的に移動させることができる。システム2200は、特定された点2410、2415、及び2520を組み合わせて、材料のデジタル若しくは電子マップ又は輪郭を生成し、記憶装置2235にその電子マップ又は輪郭を格納できる。
【０２３０】
システム2200は、縁部点2410、2415、及び2420は材料2405のどこに位置しているかを特定できる。システム2200は、縁部点2410及び2415が長方形状材料2405の縁部に位置していることを特定できる。例えば、ユーザは、縁部点2410及び2415が材料2405の縁部に位置しているという指示を入力できる。
ユーザは、点2420が材料2405の隣接する縁部に位置していることもさらに入力できる。
【０２３１】
システム2205は、工具の配向をさらに特定できる。例えば、プローブ2215円筒の主軸が平坦面（例えば、工具の底面プレート、載置台又はフレーム）に対して垂直となるように、工具がその面に対する配向を備えることを示す情報を、システム2205は特定できるか又はその情報を備えるよう構成できる。手持ち型工具は平坦表面を備え、この配向を強制する平坦材料面の上に当該平坦表面が載置されるので、システム2200はその情報を備えるよう構成できる。このデータから、システムは、この長方形の探査済み縁部2410、2415、及び2420が位置する3D平面を特定できる。システムは、例えば、検出位置におけるプローブの中心を円筒形プローブの半径でオフセットすることで、プローブの幾何学的形状を含む計算により、これら3D平面を特定できる。
【０２３２】
システム2200は、プローブ2215を連続的な縁部に沿って摺動することによって、材料又はテンプレートのマップ又は輪郭を生成できる。システム2200は、少なくとも部分的に湾曲した材料又はテンプレートのマップを生成できる。システム2200は、プローブ2215により検出されるテンプレート又は材料の輪郭全体を含むマップを生成できる。
【０２３３】
図25は、一実施形態による縁部の検出を示す図である。図25は、材料、ワーク、又はテンプレート2505を示す。材料2505は縁部2510を備えることができる。プローブ2215は、接触点2515で材料の縁部2510に接触できる。プローブ2215が縁部点2515に接触すると、例えば円筒形プローブなどのプローブの中心は経路2520上に位置できる。プローブ2215は経路2520に沿って移動させることができる。プローブ2215が経路2520に沿って移動されると、システム2200は、プローブ2215の位置を経路2520に対応するものとして検出又は連続的に検出できる。システム2200は、縁部2510近傍で経路2515に沿って移動する際にプローブ2215の位置を連続的に（例えば、少なくとも1 Hz、2 Hz、5 Hz、10 Hz、25 Hz、50 Hz、又は100 Hzのサンプリング速度に基づいて）検出できる。経路2520は、材料2510の縁部からプローブ2215の半径分だけオフセットさせるものでよい。システム2200はこのオフセットを補正して、材料2505の形状を縁部2510に対応しているものと判断できる。
【０２３４】
検出されたプローブの幾何学的形状中心を正しい方向にオフセットして探査された縁部の幾何学的形状を特定するため、システム2200は、検出された縁部が幾何学的形状の内部穴なのか外形輪郭なのかに関する指示を（例えば、インターフェース2205を介して）受信できる。図26は、一実施形態による縁部の検出を示す図である。図26は、テンプレート2605を示す。テンプレート2605は、ステッカー、紙、金属、又は木材などの任意材料又はマーカーから作製できる。テンプレート2605は切り抜き2610を含むことができる。切り抜き2610は、テンプレート2605の内部に存在できる。切り抜き2610は連続的な縁部を含むことができる。システムは、プローブ2215の位置が点2620にあると判断できる。プローブ2215を切り抜き2610に沿って移動させることができ、すると、システム2200は、プローブ2215の位置を破線2615に沿って辿るものとして特定できる。プローブ2215が円筒形状を備えていれば、経路2615は、プローブ2215の半径分だけオフセットされたプローブの中心点に一致できる。システム2200は、縁部2615近傍で経路2610に沿って移動する際にプローブ2215の位置を連続的に（例えば、少なくとも1 Hz、2 Hz、5 Hz、10 Hz、25 Hz、50 Hz、又は100 Hzのサンプリング速度に基づいて）検出できる。プローブ2215の経路2515に沿った検出の位置を用いて、システム2200は、切り欠き2610の縁部データ、マップ、又は輪郭を生成できる。システム2200は、この縁部データ、マップ、又は輪郭を記憶装置2235に格納できる。
【０２３５】
システムは、一片の材料（例えば、2605又は2505）の縁部（例えば、2510、2520、2610、又は2615）に関する特定された特性を用いて派生値（derived values）を計算できる。システム2200は、この縁部データを用いて原点、X及びY軸が材料の表面に位置合わせされたデカルト座標系を求めることによって、グリッドを形成できる。システム2200は、このグリッドを用いてデジタルデザインを材料の縁部に位置合わせしたり、デジタルデザインをある配向に「はめ込」んだり、又は新たに作成した形状をグリッドに「はめ込」んだりすることができる。システム2200は、材料の表面にこのグリッドを重ね合わせるか、材料のデジタル表現の上に重ね合わされたグリッドを描画できる。システム2200は、形状又は新たに作成された形状若しくはデザインを、グリッドにはめ込むことができる。システム2200は、例えば描かれる長方形の対向する2つの角などの形状を生成するために入力点をはめ込むことができる。システム2200又は工具1000で形状を形成している際に、このグリッドを使用できる。アクティブ状態のはめ込み点の既定の原点に対する位置は、工具1000の表示画面上に表示できる。グリッドの間隔又は他の寸法は調節可能である。
【０２３６】
システム2200又は工具1000で（例えば、探査を介して）作成又は取り込まれた図は、記憶装置又は他のメモリに格納して、他の計算装置又はサーバに（例えば、ネットワーク又は有線通信を介して）後に呼び出し又は送信できる。
【０２３７】
工具1000又はシステム2200上での作成物を用いて、多角形又は円形などの他の形状を描くことができる。システム2200はスクリプトを実行して、パラメータ（例えば、辺の数、寸法、角度、又は長さ）に基づいてプログラム的に形状を生成するか、ベクトルベース形状を生成できる。
【０２３８】
システム2200は縁部データを使用することで、デジタル製作装置によって後に再現又は辿ることができる新たなデジタルデザインを作成できる。例えば、ユーザは、テンプレート2605のような2D木製テンプレートを用意できる。プローブ2215は、テンプレート2605の縁部を辿ってデジタルデザインを生成できる。すると、システム2200は、その形状を組み込んだ物体を作成する際に、物理的なテンプレート2605の代わりにデジタルデザインを使用できる。
【０２３９】
システム2200は、複数の機会に一片の材料に関する縁部データを特定し、二片間の関係を用いてどのように材料片が移動したかを特定できる。例えば、一片の材料に対するデジタル切削が開始されていても、これはデジタル切削の完了前に移動されることがある。すると、システム2200は、この動きを反映するためこの切削のデジタル指定を更新して切削を完了できる。
【０２４０】
システム2200は、材料の多くの面から縁部データを取り込み又は取得できる。例えば、平坦な一片の材料を反転させることができる。システム2200は、材料の第1面及び材料の第2面から縁部データを取得又は取り込んで、取り込み第2縁部を取り込み第1縁部に位置合わせできる。よって、システム2200は、デジタル切除を位置合わせして、二面加工を実行できる。幾つかの実施形態では、システム2200は、横方向探査技法を介して各面について縁部データを取得できるが、幾つかの場合では、システム2200は、縁部データの少なくとも一部を他の手段を介して他から取得できる。
【０２４１】
幾つかの実施形態では、システム2200は、視覚位置合わせ技法を備えるように構成できる。例えば、システム2200は、材料の少なくとも一部の下向き画像を作成できる。システム2200は、位置追跡、画像取得、グリッド生成、又は別の技法使用時に、この下向き画像を作成できる。材料がマーカー又は他の図面を含む場合（例えば、ユーザが一片の材料を切断したい場所でその材料に線を引く場合）、その図面は下向き画像で示され、これはシステム2200又は工具1000の表示装置又はインターフェース（例えば、表示画面572）上に描画できる。ユーザが所望位置で切削を行えるように、システム2200は、装置に組込済みの形状作成ツール又は所定のテンプレートを備えるよう構成できる。
【０２４２】
例えば、ユーザは物体を材料の表面に配置できる。ユーザはこの物体をマーカー、ペン、鉛筆などでトレース又はその輪郭を描くことができる。システム2200は、その物体を取り除いた状態で、材料の表面を走査できる。この走査は、その物体そのものでなく、その物体のトレース又は輪郭を含むことができる。システム2200は、装置に組込済みのペンツール（例えば、インターフェース2205）を含むことができ、これをユーザが使用して走査の輪郭をデジタル的又は電子的にトレースできる。よって、システム2200は同一形状のデジタル等価物を作成でき、システム2200はこれを使用して加工部材を案内して材料を切り抜くことができる。
【０２４３】
システム2200は、一片の材料の表面上に示された図面を基準とすることに基づいて様々な動作を実行するよう構成できる。システム2200は、下向き画像を基準として用いてこれらの動作を実行し、システム2200又は工具1000自体でデジタル輪郭又はトレースを作成できる。
【０２４４】
幾つかの実施形態では、システム2200は、コンピュータビジョンを使って図面を自動的に検出し、デジタル化できる。例えば、システム2200は材料の表面を走査して、物体が材料上に配置された状態で、下向き画像又は走査を作成できる。システム2200は、コンピュータビジョン技法を用いてこの物体を自動的に確認できる。システム2200は、コンピュータ撮像又はビジョン技法を用いてこの物体の輪郭又はトレースを自動的に確認できる。システム2200は、この自動的に作成されたトレースを表示装置上で描画できる。システム2200は、物体の自動作成されたトレース又は輪郭の一本以上の線に沿った切削などの動作を輪郭の一部又は全部で行うための指示を、インターフェース2205を介してユーザから受け取ることができる。
【０２４５】
図23は、一実施形態に従って工具を案内するためのフローチャートを示す。方法2300は、システム2200又は工具1000の1つ以上の構成要素によって実行できる。この方法は、2305において工具が、材料をマッピングするための命令を受信することを含むことができる。この工具は、この命令を、ユーザ又は遠隔装置からインターフェースを介して受信できる。この工具は、この工具、材料、又はこの材料をマッピングするために使用されるプローブのパラメータに関する、幾何学的形状又は寸法情報などの付加的な情報を受信できる。
【０２４６】
2310では、この工具は、プローブを下降させるようモータに命令できる。工具は、マップを生成するための命令に応答してプローブを下降させることができる。工具は、マップを生成するための命令を受信する前にプローブを下降させることができる。プローブの少なくとも一部が工具のベースを超えて延伸するように、工具を下降させることができる。工具のベースが載置される材料の表面を超えてプローブが延伸するように、工具を下降させることができる。マッピングされる材料の縁部にプローブが近接又は隣接するように、プローブを下降させることができる。
【０２４７】
2315では、工具は、プローブが材料の縁部に接触していることを確認できる。工具は、プローブが材料の縁部に接触していることを検出する力覚又は圧力センサなどの1つ以上のセンサを含むことができる。工具は、プローブが材料の縁部に接触していること或いはプローブがある点に位置していることを示す指示を、インターフェースを介して受け取ることができる。
【０２４８】
2320では、この工具は、プローブの位置を特定できる。工具は、プローブが材料の縁部に接触しているという確認に応答し又は基づいて、その位置を特定できる。工具は、材料の表面又は縁部に対する位置を特定できる。プローブが材料の縁部に接触しているという指示に応答して撮られた材料の表面の画像又は走査を用いて、工具はその位置を特定できる。工具は、工具の位置情報又は配向を用いてプローブの3D位置を特定できる。例えば、センサはIMUを含むことができる。
【０２４９】
工具は、プローブの半径に基づいて材料に対するプローブの位置を特定できる。工具はプローブの半径を備えるようにプログラミングでき、又は、工具はインターフェースを介してプローブの半径又は他の幾何学的形状情報を受信できる。工具は、プローブの多数の位置を確定して、材料の縁部に沿った多数の接触点を確認し、この縁部データ（例えば、二又は三次元位置データ）を組み合わせて材料のマップ又は輪郭を生成できる。
【０２５０】
システム2200は、異なる種類の工具経路又は切削経路を生成するよう構成できる。システム2200は、螺旋経路生成要素2230を含むことができる。例えば、切削経路は直線切削経路とすることができ、工具1000の切削先端又は加工部材の移動を示すことができる。幾つかの実施形態では、システム2200又は工具1000は、所望の縁部形状又は切削形状に基づいて螺旋工具経路生成を自動的に生成できる。システム2200又は工具1000は螺旋工具経路を実時間で生成でき、それは、工具1000が材料を切削している時間（例えば、0.5秒、1秒、2秒、5秒、10秒、又は30秒）に又はをすぐに示すことができる。
【０２５１】
一片の材料に穴を切り開けるときは、システム2200は、切削ビットを概ね螺旋状の工具経路で駆動すればよい。例えば、多数の深さで繰り返される円とは異なり、螺旋工具経路は、急な加速なしで連続動作を実行でき、これが良好な縁の品質を実現でき、ビットからより良い性能を引き出すこともできる。この螺旋工具経路は、円形穴又は他種類の形状を材料に容易に切削可能とする。
【０２５２】
システム2200又は工具1000は、切削対象を識別又は定義するデジタルデザインを受信し、処理できる。デジタルデザインは、例えば、コンピュータ援用設計(CAD)ファイルを含むことができる。例えば、デジタルデザインは、材料内での深さが0.5インチで直径0.3インチの円形穴を指定できる。システム2200、工具1000、又は螺旋工具経路生成要素2230は、デジタルデザインから工具経路を生成するコンピュータ援用設計(CAD)技術を備えるよう構成できる。CAM技法を備えるようにシステム2200又は工具1000を構成することで、システム2200又は工具1000は、切削時に螺旋工具経路を生成できる。
【０２５３】
螺旋工具経路生成要素2230は、所望の穴の外周からビット半径分オフセットした地点から始まり、単一の連続動作で目標深さまで渦巻き状に下降する螺旋である工具経路を生成できる。よって、デジタル手持ち型工具1000はシステム2200に組み込まれており、作業中又は実時間で螺旋工具経路を同一の装置で生成し、実行できる。実時間とは、材料の切削を開始する指示又は命令をユーザが与えた後の時刻を指すことができる。例えば、実時間は、ユーザが工具を目標の円形穴の近くまで移動させ、インターフェース2205を介して切削を開始するための命令を与えたことに反応できる。切削を開始するためのコマンドを受信したことに応答して、螺旋経路生成要素2230は、工具の現在位置に目標円上で最も近い点で始まる螺旋を生成できる。
【０２５４】
図27は、一実施形態によるシステム2200が生成した螺旋工具経路を示す図である。システム2200は、ビット2701を使って穴2702を切削できる。ビット2701が穴2702の直近部分2703まで移動され（例えば、モータ19を介して）、次に材料2700の表面へ下方向に駆動され、渦巻き2704状に下方向へ駆動され、穴2702の中央に戻され、次に後退する螺旋工具経路をシステム2200は生成できる。システム2200は他の種類の螺旋工具経路を実時間又は作業中に生成できるので、この螺旋工具経路の図は非限定的である。
【０２５５】
図28A-28Dは、一実施形態による工具を示す図である。表1は、図28A-28Dに示されたシステム2800の構成要素を列挙している。幾つかの実施形態では、システム100、システム680、システム1000、又はシステム2200は、図28A-28Dに示された1つ以上の構成要素又は機能を含むことができる。システム2800は、システム100、システム680、システム1000、又はシステム2200の1つ以上の構成要素又は機能を含むことができる。幾つかの実施形態では、システム2800は、ネットワークを介して他のコンピュータシステムとの通信を可能とする1つ以上の通信インターフェースを含むことができる(例えば、製作データ(例えば、加工表面上の切削に関する情報)を送受信するため、デジタルデザイン又は設計図を送受信するため)。
【０２５６】
【表１】
2019526855.tif 000003
【０２５７】
幾つかの実施形態では、線形特性又はねじりバネがz軸位置決め載置台の構成要素（例えばクランプ2820）に結合されており、z軸モータへの電力供給が停止された場合、z軸位置決め載置台（スピンドルモータ2818の重量を支えている）の落下動作を防止、遅らせ、又は逆進させることができる。幾つかの実施形態では、ねじりバネはz軸モータシャフトに結合しており、モータに電力が供給されていないときは機械的トルクをモータシャフトに掛けることができる。幾つかの実施形態では、z軸モータシャフトに結合されたねじりバネには予め張力を掛けておき、掛けられた機械的トルクをz軸の移動範囲にわたって固定範囲内に維持できる。
【０２５８】
図28Aは、クランプ2820を自動制御下でX、Y、及びZ方向に移動させる電気機械的載置台を含む要素からなるルーターを示す。スピンドルモータ2818は、クランプ2820の円周方向締付力によりキャリッジに取り付けられている。この構成により、クランプは、スピンドルモータの直径の製造におけるばらつきを吸収できる。ルーターは、磁気ラッチ2819により保持できるフィンガーガード及び防塵覆い2806と；ユーザと1つ以上のプロセッサを実行するコードとの対話を可能とする制御ボタン2809及び2811を備えたハンドル2808及び2810と；集塵機ホースと接続する真空ポート2807と；ユーザと1つ以上のプロセッサを実行するコードとの対話を可能とするタッチスクリーン表示装置2802と；電子機器回路も収容する構造筐体2803と；電子機器回路カバー2804と；モータを含む内部構成要素を保護するための覆い2805と；ベースハウジング2801とを含むことができる。防塵覆い2806及び真空ポート2807は、切削屑の捕捉を向上するように、且つ、切削工具が切削屑を発生する場所である工具開口部2821から切削屑を真空ポート2807へ誘導するように、形成できる。
【０２５９】
幾つかの実施形態では、システム2800の一方又は両方のハンドル（例えば、2808、2810）は：制御ハンドル（例えば、2808、2810）と、スクロールホイール、多段ボタン、インジケータLED、Dパッド、ジョイスティック、タッチパッド、グリップセンサ、引き金、生体測定（例えば、指紋、虹彩、顔認識）センサ、又は他の入力装置のうち1つ以上を含むことができる。例えば、右ハンドルは2つの制御ボタン及び3つのインジケータLEDを備えることができ、左ハンドルはタッチバッド及びスクロールホイールを含むことができる。幾つかの実施形態では、1つの制御ボタンは、システム2800の現在の状態（例えば、デザイン選択モード、デザイン位置合わせモード、切削モード）に基づいて：加工部材の加工動作をオンにすること（例えば、システム2800が切削モードになっている場合、スピンドルモータ2818をオンにし、システム2800が線引き工具である場合、線引き具を下降させ下降表面に接触させること）、加工部材の加工動作をオフにすること（例えば、スピンドルモータ2818をオフにすること）、加工部材の加工動作をオン/オフに切り換えること、加工部材を加工表面に突入させること、又は加工部材を加工表面から後退させること、のうち1つ以上を実行するようプログラムできる。幾つかの実施形態では、1つのスクロールホイールは、システム2800の現在の状態に基づいて：加工部材の加工動作の速度を変更すること（例えば、システム2800のスピンドルモータ2818の速度を変更すること）、システム2800に接続された表示装置に表示された内容を変更すること（例えば、システム2800のタッチスクリーン表示装置2802に示された画像の拡大率を変更したり、システム2800に接続されたARD又はVRDの表示データの位置を変更したりすること）、システム2800に接続された表示装置に表示されたUIのメニューをスクロールすること（例えば、システム2800がデザイン選択モードになっている場合は）、又は加工部材のz位置を変更すること、のうち1つ以上を実行するようプログラムできる。幾つかの実施形態では、インジケータLEDは：加工部材の電源状態（例えば、スピンドルモータ2818オンには赤、スピンドルモータ2818オフには緑）、加工部材の加工動作の速度（例えば、スピンドルモータ2818の速度がオフから低速へ、そして高速へ変化するにつれ緑から黄へ、そして赤へ変化する）、加工部材の状態（例えば、加工表面からの後退には緑、加工表面への突入には赤）の1つ以上を示すことができる。幾つかの実施形態では、Dパッド、ジョイスティック、又はタッチパッドは、システム2800の現在の状態に基づいて：システム2800に接続された表示装置に表示されたUIでナビゲートすること、システム2800の調節範囲内で加工部材を移動させること、又は、加工部材を加工表面に延伸又はそれから後退させること、のうち1つ以上を実行するようプログラムできる。幾つかの実施形態では、グリップセンサは、ユーザによるハンドルの把持のパターン又はユーザによるハンドルの把持の圧力を検出できる。幾つかの実施形態では、グリップセンサは、ユーザの把持を検出するための1つ以上の光学、力覚、静電容量、抵抗、圧力、又は他の任意の感知機構を使用できる。幾つかの実施形態では、ハンドルに設けた押し下げ可能な引き金式入力装置は、加工部材の加��動作の速度（例えば、スピンドルモータ2818のモータ速度）を制御するために使用できる。幾つかの実施形態では、生体測定センサ（例えば、ハンドル又は工具本体に設けられた）は、1人以上のユーザ（例えば、工具に登録されたユーザ、この工具のユーザアクセスを管理するコンピュータシステムに登録されたユーザ）が利用できる使用法又は機能を制限できる。
【０２６０】
幾つかの実施形態では、システム2800は、工具の機能を使用可能とする前に（例えば、スピンドルモータ2818をオンにする前に）ユーザの両手それぞれが両方のセンサを把持していること（各ハンドルに片手）を確認するようプログラムできる。幾つかの実施形態では、ハンドルは異なる加工表面で作業するために異なる形状を備えていてもよい（例えば、システム2800が水平面で作業するために使用するときの1つのハンドル設計を備え、システム2800が垂直面で作業するために使用するときの別の異なるハンドル設計を備える）。
【０２６１】
幾つかの実施形態では、システム2800は、付加的又は異なる機能を可能とするためハンドルを交換できるように設計できる。幾つかの実施形態では、システム2800は、異なるハンドルを接続するよう設計された電気的（例えば、PCB上のコネクタを用いて）及び機械的インターフェースを含むことができる。幾つかの実施形態では、システム2800は、I2C、USB、ブルートゥース（登録商標）、又は他の通信プロトコルを用いてハンドルと通信すればよい。幾つかの実施形態では、ハンドルは、ベースハウジング2801の取付穴を用いて工具に機械的に取り付けできる。幾つかの実施形態では、ハンドルはホットスワップ可能としてもよい（例えば、システム2800の電源がオンの間に、システム2800に接続又は切り離しできる）。幾つかの実施形態では、1つ以上のプロセッサは、1つ以上のメモリに格納された命令を実行して、システム2800にハンドルの1つ以上の入力装置に関連した機能を使用可能又は不能にさせるか、或いは接続されたハンドルに含まれた能力を検出することで機能を使用可能又は不能にさせることができる。幾つかの実施形態では、1つ以上のプロセッサは、交換可能なハンドル内に位置した付加的なプロセッサにソフトウェアをロードして、そのハンドルの機能を変更又は更新してもよい。
【０２６２】
幾つかの実施形態では、フィンガーガード及び防塵覆い2806は、1つ以上のスイッチ（例えば、ホール効果スイッチ、リードスイッチ）を機械的にトリガして、フィンガーガード及び防塵覆い2806の取り外し又は不適切な位置決めを検出できる。幾つかの実施形態では、1つ以上のスイッチの状態が、フィンガーガード及び防塵覆い2806の位置を検出する。幾つかの実施形態では、1つ以上のスイッチの状態を用いてシステム2800内の1つ以上の機能を使用可能又は不能とすることができる。幾つかの実施形態では、フィンガーガード及び防塵覆い2806は、1つ以上のスイッチを機械的に作動させ、フィンガーガード及び防塵覆い2806に関連した新たな機能（例えば、ファン、カメラ、通気口）を表示できる。
【０２６３】
図28Bは、この工具が、持ち上げハンドル2812と；1つ以上のプロセッサと接続するためのUSBポートと；ユーザが、切り屑除去エリア2817（例えば、図28D）内で可動載置台の可動要素の背後に蓄積する切削屑を容易に除去可能とする取り外し可能チップトレイ2814とを備えていることを示す。
【０２６４】
図28Cは、ワークを照明するのに用いるLEDアレイ2815と、この装置の通常の動作で使用されるカメラ2816とを含む工具の付加的要素を示す。幾つかの実施形態では、LEDアレイ2815は、可視光線（例えば白色光）を使ってワークを照明できる。幾つかの実施形態では、LEDアレイ2815は、不可視光線（例えば紫外線、赤外線）を使ってワークを照明できる。
【０２６５】
図28Dは、チップトレイ2814を取り外した状態の切り屑除去エリア2817を示す。
【０２６６】
幾つかの実施形態では、スピンドルの電子回路内のトライアックは、スピンドルモータ2818（例えば、ブラシ付きAC/DCユニバーサルモータ）の速度を位相角制御を用いて制御できる。特に、幾つかの実施形態では、このトライアックは、スピンドルの巻線に供給される交流電力を特定のタイミングに基づいてオン/オフにする。このトライアックは、交流電源を人間が感じ取れないパターンで「脈動」させることができる。スピンドルの電流消費を測定するための回路を用いて、スピンドル2818モータを始動時に回転させるのに使用される脈動パターンは、システム2800内の1つ以上のプロセッサにより検出できる。幾つかの実施形態では、スピンドルモータのロータ及びステータ巻線は、所望の出力定格及び速度を達成するようモータに供給される予想交流電圧に基づいて構成される。幾つかの実施形態では、巻線構成は、概ねAC230Vで駆動されるよう設計されたスピンドルモータと比べると、AC120Vで駆動されるよう設計されたスピンドルモータは異なっている。幾つかの実施形態では、検出された脈動パターンは、スピンドルモータのロータ及びステータ巻線の指示を与える。システム2800に供給される測定交流壁電圧と共に、指示された巻線情報を用いて、幾つかの実施形態では、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、スピンドルモータ2818のモータ電圧設計仕様が、スピンドルモータ2818に供給される交流壁電圧（電圧測定回路を用いて測定される）に一致するかどうかを判断できる。幾つかの実施形態では、スピンドルモータ2818の電圧設計仕様が、スピンドルモータ2818に供給される交流壁電圧に一致しない場合は、システム2800内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。幾つかの実施形態では、トリガされた動作は：スピンドルモータ2818に供給される電力をオフにし、表示装置（例えば、タッチスクリーン表示装置2802）にユーザへの通知を表示させ、又はスピンドルモータ2818の速度を変更することを含むことができる。
【０２６７】
幾つかの実施形態では、システム(例えば、システム2800)は、このシステムの1つ以上のプロセッサに接続された拡張現実感表示装置(例えば、拡張現実感ヘッドアップ表示装置（例えば、グーグルグラス）、複合現実感ヘッドアップ表示装置（例えば、マイクロソフト・ホロレンズ）などの透過型複合現実感表示装置を含む「ARD」)又は仮想現実感表示装置(例えば、仮想現実感ヘッドアップ表示装置(例えば、ヴァイブ、フェイスブック・オキュラス、ソニー・プレイステーションVR)等の「VRD」)に情報を表示できる。幾つかの実施形態では、ARDを用いて加工部材周りの領域の上面図を表示できる。幾つかの実施形態では、ARDは、加工部材の調節範囲を示すことができる。幾つかの実施形態では、ARDは、加工部材経路の一部又はデザインの一部を示すことができる。幾つかの実施形態では、ARDは、加工部材の経路全体又はデザイン全体を示すことができる。幾つかの実施形態では、ARDは、「X」、円、ドット、アイコンを用いて又は信号となる他の指示を使用して加工部材の現在位置を示すことができる。幾つかの実施形態では、加工部材の現在位置を、加工部材の調節範囲、加工部材経路、又は設計図に対して示すことができる。幾つかの実施形態では、ARDの装着者がARDを移動させると（例えば、頭部に装着したARDと共に自分の頭部を移動させると）、システムに関連したデータ（例えば、加工部材の調節範囲、加工部材経路の一部、デザインの一部、加工部材の現在位置の指示）を、システム位置に関連した位置に固定又は「ピン留め」できる。幾つかの実施形態では、ARDの装着者がARDを移動させると（例えば、頭部に装着したARDと共に自分の頭部を移動させると）、システムに関連したデータを、加工表面に固定又は「ピン留め」できる。幾つかの実施形態では、ARDの装着者が自分の頭部を移動させると、システムに関連したデータはシステムの位置に対して移動できる。幾つかの実施形態では、上述の記載では、VRDがARDの代わりに使用される。
【０２６８】
コンピュータを用いて設計図を作成する代わりに、ユーザによっては、加工表面で測定を行い、設計図の範囲を定めるテンプレートを作成したいと望むこともあろう。幾つかの実施形態では、システム680は、加工表面上のユーザ生成テンプレートを用いて設計図の範囲を定めることができる。まず、図30A-Dに示したように、ユーザは、フィルム3020を加工表面3010の上に載せることで開始できる。幾つかの実施形態では、このフィルムは接着裏面を備え、加工表面に接着できる。ユーザは、加工表面3010上で測定を行い、フィルム3020を切ることで設計図のテンプレートの範囲を定めることができる。例えば、ユーザは、フィルム3020に正方形の形状を切り、フィルム3020の内側部分を除去してフィルム3020に正方形の形状3030を形成し、図30Bに示した設計図のテンプレートを形成できる。ユーザがテンプレートを変更したいと望めば、例えば、テンプレートを正方形でなく長方形とすべきであれば、図30Cに示したように、ユーザは追加フィルムを上に載せて、テンプレートを修正できる。この例では、ユーザは、フィルム3040を追加して、図30Bで形成されたテンプレート3030の一部を覆うことができる。図30Dは、ユーザがフィルム3040に付加的な切り込みを入れて、設計図の長方形テンプレートを作成した後の最終テンプレート3050を示す。図30Dでは、フィルム3020の縁部A、B、及びC並びにフィルム3040の縁部D、E、及びFが、最終テンプレート3050の形状を定める。フィルム（3020及び3040）が取り除かれた領域は、領域3060（白で示した）として印されている。
【０２６９】
幾つかの実施形態では、この設計図のテンプレートは、加工表面のマップが既に作成された後に作成できる。加工表面上の印又はマーカーを用いてマップを作成でき、幾つかの実施形態では、フィルムを部分的に透明にすることで、フィルムが加工表面に貼り付けられた後で、システム680が印又はマーカーを位置決め用に利用できる。マップが既に作成されていれば、1つ以上のカメラを用いて、フィルム及びテンプレートを含んだ加工表面の画像を取り込む。幾つかの実施形態では、取り込んだ画像は分析され、例えば図30Dのテンプレート3050のようなテンプレートの1つ以上の縁部に基づいて所望の経路を特定する。幾つかの実施形態では、取り込んだ画像は分析され、例えば図30Dのテンプレート3050のようなテンプレートの1つ以上の縁部に基づいて設計図を特定する。幾つかの実施形態では、加工部材を保持するアダプタの所望の経路を、設計図に基づいて特定できる。幾つかの実施形態では、この所望の経路は、加工部材を保持するアダプタの物理的形状に部分的に基づくことができる（例えば、アダプタに対する加工部材の位置に基づく）。幾つかの実施形態では、この所望の経路は、加工部材の物理的寸法（例えば、切削ビットの幅）に部分的に基づくことができる。幾つかの実施形態では、この所望の経路はユーザからの入力に、例えば、ユーザが加工部材中心をテンプレート縁部に位置させたいことを示す入力、又は加工部材が図30Dにおける内部白色スペース3060にある状態で、加工部材縁部をテンプレートの縁部に隣接して位置させたいことをユーザが示す入力に、部分的に基づくことができる。幾つかの実施形態では、この所望の経路は、マップに位置合わせされ又はそれ以外の方法で関連している。
【０２７０】
幾つかの実施形態では、加工表面のマップは、テンプレートがユーザによって既に作成された後に作成できる。幾つかの実施形態では、ユーザは、印又はマーカー（例えば、パターン付きテープ、ステッカー）を加工表面に付加できる。幾つかの実施形態では、印又はマーカー（例えば、符号化されたパターン）をフィルムに印刷又は含めることができる。1つ以上のカメラを用いて、テンプレート及び印/マーカーが存在すればそれらも含む加工表面の画像を取り込むことができる。これら取り込まれた画像を用いて加工表面のマップを作成できる。これら取り込まれた画像を用いて、加工部材を保持するアダプタの所望経路を特定できる。幾つかの実施形態では、この所望の経路は、マップに位置合わせされ又はそれ以外の方法で関連している。
【０２７１】
幾つかの実施形態では、フィルムは、テンプレートに対応する形状及びサイズに予め切られていいてもよい。例えば、製品の製造者は、その製品（例えば、天井又は壁の埋込形照明）を取り付けるためのプレカットフィルム（例えば、切り欠きテンプレート）を提供してもよい。別の例では、同一製品を頻繁に取り付けるユーザは、その製品の寸法に基づいてフィルムテンプレートの製造を第三者に託すことがある。幾つかの実施形態では、フィルムの反射率、色、又はパターンは、加工表面又はワークの表面の印/マーカーに対する視認性又はコントラストを向上させることを目的として選択できる。幾つかの実施形態では、フィルムは、パターンを用いて加工表面のマップの作成に使用できる高コントラストで非反復性パターンを含むことができる。次に、このパターンの一部の画像を用いてカメラの、この画像が撮られたときの位置を特定でき、これはその画像のパターン情報をマップのパターン情報とマッチングすることで行う。幾つかの実施形態では、このフィルムは1つ以上の材料の層（例えば、ビニール、紙）から構成でき、接着裏面を含むことができる。幾つかの実施形態では、このフィルムは、ユーザがグリッドパターンを用いて距離を測定可能とするようなグリッドピッチ間隔（例えば、1インチ、0.5インチ、0.25インチ、0.125インチ、0.0625インチ)を備えたグリッドパターンを含むことができる。幾つかの実施形態では、グリッドパターンは、2つ以上の線の太さ（例えば、1インチマーキングの太い線及び0.125インチマーキングの細い線）を用いることができる。
【０２７２】
ユーザによっては、印刷したデザインを加工表面上に単に配置して、システム（例えば、システム680）を使ってその位置にそのデザインを加工したいことを示すことを望むこともあろう。幾つかの実施形態では、システム上のカメラは印刷されたデザインを走査して、この印刷されたデザインに基づいて設計図を生成する。代替的に、幾つかの実施形態では、ユーザは、符号化情報（例えば、バーコード、2Dコード、QRコード（登録商標））を備えたパターンを含むデザインマーカーを加工表面上に配置して、加工表面上の位置（例えば、符号化情報に含まれたデザインマーカーに対する位置）での設計図の配置を示すこともできる。幾つかの実施形態では、このデザインマーカーは、システムが、マッピング又は位置決め用のマーカーとして使用できる。幾つかの実施形態では、ユーザはデザインマーカー及び対応するデザインを含む紙を印刷して、この設計図がデザインマーカーに対してどこに配置されるかを確認し、この設計図がデザインマーカーで参照されていることを確認できる。幾つかの実施形態では、ユーザは、デザインマーカー及び設計図を含むこの印刷された紙を加工表面上に配置できる。
【０２７３】
幾つかの実施形態では、このシステム（例えば、システム680）は、加工表面上のデザインマーカーの画像を取り込むことができる。幾つかの実施形態では、システム内のプロセッサは取り込まれたこの画像を分析して、デザインマーカーを認識し且つデザインマーカーパターンを復号して、デザインID及び対応する設計図位置を、加工表面上のデザインマーカーの位置に基づいて特定できる。幾つかの実施形態では、システム内のプロセッサは取り込まれたこの画像を分析して、デザインマーカーを認識し且つデザインマーカーパターンを復号して、デザインID及び対応する設計図位置を、デザインマーカーの位置に対する印刷されたデザイン（もしあれば）の位置に基づいて特定できる。幾つかの実施形態では、このデザインマーカーに符号化されている情報は、デザインIDにより識別される設計図がシステムによって取り出される（且つ情報にアクセスする）場所（例えば、システム内のメモリから、所与のURLを備えたウェブサーバから、与えられた資格証明及びサーバアドレスを用いてサーバから）を含むことができる。幾つかの実施形態では、このデザインIDは、命名フォーマット（例えば、設計図の半径8インチの円に対応するデザインID「Circle_r8」）を用いてこの設計図を定義できる。幾つかの実施形態では、システムは、加工部材を保持するアダプタの所望の経路を、デザインID又は設計図に基づいて特定できる。
【０２７４】
幾つかの実施形態では、このデザインマーカーを使用して、システム（例えば、システム680）がマッピング又は位置決めを行うため用いる座標系を構成できる。幾つかの実施形態では、ユーザは、符号化情報（例えば、バーコード、2Dコード、QRコード（登録商標））を備えたパターンを含むデザインマーカーを加工システム上の任意の位置に配置して、ユーザが、デザインマーカーの位置をマッピング及び位置決め座標系の原点として使用することを望んでいるとシステムに通知できる。デザインマーカーに符号化された情報は、デザインマーカーが座標原点の位置も指定することを示すはずである。幾つかの実施形態では、ユーザは、符号化情報（例えば、バーコード、2Dコード、QRコード（登録商標））を備えたパターンを含むデザインマーカーを加工システム上の任意の位置に配置して、ユーザが、マッピング及び位置決めのために、座標軸に特定の配向を使用することを望んでいるとシステムに通知できる。デザインマーカーに符号化された情報は、デザインマーカーが座標軸の配向も指定することを示すはずである。
【０２７５】
開示した実施形態は、実空間（例えば、加工表面を用いた又は加工表面上の）又はデザイン空間（例えば、設計図を用いてデザイン環境（例えば、図面、CAD、又は類似のプログラムを用いて）で作業する）における作業にあたってユーザに柔軟性を与えることができる。幾つかの実施形態では、システム2800は、1つ以上のプロセッサによって実行されると、システムのデザイン環境でユーザによる作業を可能とするソフトウェアコードをメモリに含むことができる。幾つかの実施形態では、1つ以上のプロセッサはログ追跡システム活動を格納でき、このログ及び任意の参照データはシステム2800内の1つ以上のメモリに格納されるか、システム2800以外のコンピュータシステム内の1つ以上のメモリに格納される。幾つかの実施形態では、ログによって、ユーザは、実空間で生成された情報（例えば、加工表面で行われた切削の位置）を用いて、デザイン空間で対応する変更（例えば、加工表面で行われた切削に対応する縁部の位置）を行うことができ、その逆もまた同じである。本明細書では、「ログ」は、コンピュータシステムにより処理のため任意のフォーマット(例えば、構造化、非構造化、構造化及び非構造化の組合せ)で格納されるデータのレコードを指すことができる。例えば、ログは、任意のフォーマットで格納された項目（例えば、事象、動作）に対応するデータを含む構造化レコードであって、このデータは各項目に関する情報を含むことができる。幾つかの例では、ログは、コンピュータシステムに格納された項目に対応したデータの集まりでよい。幾つかの実施形態では、任意項目のログデータはログIDを用いて追跡できる。
【０２７６】
幾つかの実施形態では、1つ以上のプロセッサが、システム2800がオン状態であることに基づきログにデータを格納できる。幾つかの実施形態では、1つ以上のプロセッサは、マップの生成を目的として加工表面を走査することに基づいてログにデータを格納できる。幾つかの実施形態では、マップの生成をログ記録するデータは、それに関連付けられた付加的データ（例えば、マーカーのリスト（例えば、加工表面におけるグローバルリストのマーカーの位置及び配向）、加工表面の走査領域を示す画像、走査領域の寸法）を備えることができる。幾つかの実施形態では、これら関連付けられたデータは、ログに格納するか或いは別個に格納できる（ログはこの格納データへの参照を含む）。この参照は名前（例えば、マップ名、設計図の名称）、リンク（例えば、ハイパーリンク）、パス（例えば、ファイルシステム位置）等でよい。幾つかの実施形態では、この参照は、付加情報の位置（例えば、ローカルメモリ内の、ローカル記憶装置内の、遠隔記憶装置内の）を特定できる。
【０２７７】
幾つかの実施形態では、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、設計図のマップへの位置合わせに基づきデータをログに格納でき、このデータは付加的情報（例えば、設計図、その設計図がマップ又は加工表面に対して配置された位置を明示する位置情報）への参照を含んでおり又は含んでいる。幾つかの実施形態では、1つ以上のプロセッサは、設計図に基づいた経路の生成に基づきデータをログに格納でき、このデータは付加的情報（例えば、経路ID(設計図が複数の経路を含んでいる場合)、設計図、その経路を生成するために用いた加工部材の物理的寸法、設計図に対する加工部材の位置を明示するユーザ入力、加工表面に対する経路の位置）への参照を含んでおり又は含んでいる。
【０２７８】
幾つかの実施形態では、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、（例えば、経路に基づいて）加工表面になされた作業（例えば、切削、線引き、マーキング、探査）に基づき（例えば、経路に基づいて）ログ内にデータを格納でき、このデータは付加的情報（例えば、経路ID(設計図が複数の経路を含んでいる場合)、設計図、加工部材の切削深さ、加工部材とアダプタとの間のオフセット、加工部材又はアダプタの動作パラメータ（例えば、リグ、マップ若しくは加工表面に対する回転速度又は運動学的データ（例えば、位置、速度、加速度、又は関連したデータ）、リグの運動に関連したパラメータ（例えば、マップ又は加工表面に対する運動学的データ（例えば、位置、速度、加速度、又は関連したデータ）、マップ又は加工表面に対するリグの配向）への参照を含んでおり又は含んでいる。幾つかの実施形態では、加工部材の動作パラメータ又はリグの運動に関連したパラメータは、作業が行われる際の（例えば、切削が行われる際の）時間の関数として格納される。
【０２７９】
幾つかの実施形態では、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、システムの状態を更新するため（例えば、位置合わせした設計図又は完了済みの切削が示された加工表面の画像を示すため）ログ内の情報又はログにより参照されたデータを利用するか、或いは、特定のUI要素をユーザに使用可能とする（例えば、ログには設計図がマップに位置合わせされていることを示されている場合、経路を形成するオプションを利用可能とする）ことができる。幾つかの実施形態では、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、データ（例えば、ログ又はこのログにより参照されたデータの一部）を外部コンピュータシステムに転送できる（例えば、取り外し可能な記憶装置へデータを転送することで、又は、システム2800内の1つ以上プロセッサに作動的に結合された通信インターフェースを介してデータを転送することで）。幾つかの実施形態では、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、データ（例えば、ログ又はログにより参照されたデータの一部）を遠隔コンピュータシステム（例えば、別の工具）から受信できる。
【０２８０】
図31は、ネットワーク3170を介して互いに接続された6台のコンピュータシステム（3台の工具である、工具1 3110、工具2 3120、及び工具3 3130、並びに3台のコンピュータシステムである、コンピュータシステム1 3140、コンピュータシステム2 3150、及びコンピュータシステム3 3160）のネットワーク接続性の概略図を示す。幾つかの実施形態では、図31に示した1つ以上の工具及びコンピュータシステムへのアクセスは、ユーザレベル、システムレベル、又は他の（例えば、企業体に基づく）資格証明（例えば、パスワードに基づくアクセス、ハードウェアに基づく認証）に基づいて制限してよい。幾つかの実施形態では、任意の工具（例えば、工具1 3110）は、1つ以上の他のシステム（例えば、工具2 3120、コンピュータシステム3 3160）と直接通信して、データ（例えば、ログの一部、ログで参照されたデータ、設計図）を送信又は受信できる。幾つかの実施形態では、第1コンピュータシステム（例えば、工具1 3110）及び第2コンピュータシステム（例えば、工具2 3120）は、中間コンピュータシステム（例えば、コンピュータシステム2 3150、工具3 3130）を介してデータを送信又は受信できる。幾つかの実施形態では、任意のコンピュータシステム（例えば、工具1 3110）は、第1コンピュータシステム（例えば、コンピュータシステム1 3140、工具2 3120）から第1データを受信し、第2コンピュータシステム（例えば、コンピュータシステム2 3150、工具3 3130）に第2データを送信できる。代表的な実施形態では、工具1 3110、工具2 3120、及びコンピュータシステム2 3150は、すべて、コンピュータシステム1 3140にデータを格納できる。この実施形態では、コンピュータシステム1 3140が適用するアクセス方針に基づいて、工具1 3110及び工具2 3120は、自身のデータ、他によって格納されたデータ、コンピュータシステム2 3150によってコンピュータシステム1 3140上に格納されたデータにアクセスできる。しかし、コンピュータシステム2 3150は、自身のデータと、工具2 3120によってコンピュータシステム1 3140上に格納されたデータとのみにアクセスできる。
【０２８１】
システムの活動を格納することで、製作時になされた設計変更を追跡できる。特に、製作時になされた変更（例えば、製作されたサンプルに基づいて部品取付に対応するため）をログに格納できる。格納された変更は、システム2800内の1つ以上のプロセッサによって又は別のコンピュータシステム内の1つ以上のプロセッサによって処理して、実際の部品を成功裏に製作するため製作時になされた変更に基づき設計図を更新できる。幾つかの実施形態では、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、修正設計図を作成するために、原設計図の修正に基づきログにデータを格納できる。幾つかの実施形態では、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、この修正設計図に基づいて修正経路を決定することに基づきログにデータを格納できる。幾つかの実施形態では、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、この修正設計図に基づいて原経路を決定することに基づきログにデータを格納できる。幾つかの実施形態では、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、この原経路の修正に基づいて修正済み原経路を作成することに基づきログにデータを格納できる。幾つかの実施形態では、システム2800又は別のコンピュータシステムはログからの格納情報を用いて、原設計図のログ記録変更に基づいて、修正済み経路のログ記録データに基づいて、又は原経路のログ記録変更に基づいて、原設計図のローカル又は遠隔コピーを更新できる。
【０２８２】
幾つかの例では、システム2800のユーザが原経路を変更又は移動させたい場合、ユーザが新たな経路の生成を開始できる。幾つかの実施形態では、ログ記録された新たな経路に又は新たな経路に基づいたログ記録された切削に関連したデータを、システム2800内の1つ以上のプロセッサ又は別のコンピュータシステム内の1つ以上のプロセッサが使用して、原経路に対応する設計図を更新できる。幾つかの実施形態では、この更新された設計図を原設計図と取り替えてもよい。幾つかの実施形態では、この更新された設計図は新しい設計図として格納してもよい。幾つかの実施形態では、ログ記録された新たな経路に又は新たな経路に基づいたログ記録された切削に関連したデータを、システム2800内の1つ以上のプロセッサ又は別のコンピュータシステム内の1つ以上のプロセッサが使用して、対応する設計図をデザイン環境（例えば、線引き、CAD、又は類似のプログラム）において更新できる。幾つかの実施形態では、デザイン環境はデータを出力できる(例えば、デザイン環境でなされた変更に関連したログ又は関連付けられたデータ、1つ以上のフォーマットの設計図(例えば、工具製造者の仕様に基づいた設計図用の異なるフォーマットを使って))。幾つかの実施形態では、このデザイン環境からの出力データは他のコンピュータシステムにより使用できる。幾つかの実施形態では、システム2800が使用する設計図は、この設計環境に関連したデータ（例えば、設計環境名、設計環境バージョン番号）を含む。
【０２８３】
幾つかの実施形態では、ユーザは加工表面の手動切削を行う（例えば、従来の（自動案内ではない）手持ち工具を使用するように加工表面で切削をする）場合、システム2800内の1つ以上のプロセッサが、この手動切削を記述したデータ（例えば、切削表面における切削経路形状、切削幅、切削経路位置）をシステム2800内の1つ以上のメモリに格納できる。幾つかの実施形態では、ユーザが加工表面に位置合わせされた設計図に基づいて加工表面を切削する場合、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、所望の経路切削を記述したデータ（例えば、設計図名、所望の経路形状、所望の経路切削幅、切削表面における所望の経路切削位置）をシステム2800内の1つ以上のメモリに格納できる。幾つかの実施形態では、ユーザは手動の測定に基づいて加工表面に一連の穴をドリルで開ける場合、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、ユーザがパターン配置した各ドリル穴を記述したデータ（例えば、穴の寸法、加工表面における穴の位置）を格納できる。幾つかの実施形態では、ユーザによりシステム2800が加工表面上で移動される（例えば、加工表面のパターンをトレースすることで位置データを取り込むため）際に、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、システム2800の位置に関連したデータを格納できる。幾つかの実施形態では、データを取り込んでマップを作成するためにシステム2800が加工表面上で移動される際に、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、システム2800の位置に関連したデータを格納できる。幾つかの実施形態では、システム2800の構成要素（例えば、センサ、カメラ、加工部材、アダプタ）の位置は、カメラ及びマップを用いて（例えば、加工表面上の位置マーカーを用いて、加工表面からの位置マーカーを用いて）追跡される。幾つかの実施形態では、システム2800の構成要素（例えば、センサ、カメラ、加工部材、アダプタ）の位置は、1つ以上の位置決め技術（例えば、1つ以上のカメラを用いた位置マーカーのマッピング、距離測定（例えば、レーザを使用して、又は超音波を使用して）を使用して追跡される。幾つかの実施形態では、システム2800は、1つ以上のメモリに格納されたデータを使用して、このデータに基づいてログを生成できる。
【０２８４】
幾つかの実施形態は、システム2800内の1つ以上のプロセッサ上で実行するデザイン環境は、システム2800内の1つ以上のメモリに格納されたデータを使って、デザイン環境でオブジェクトを形成できる。幾つかの実施形態では、これらのオブジェクトは設計図でもよい。幾つかの実施形態では、この格納されたデータは、ログ内で参照された情報を含むログ内の1つ以上の項目を含むことができる。幾つかの実施形態は、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、材料の測定された輪郭、材料の測定された形状、材料上の測定されたテンプレート、オブジェクトの分析に基づいて生成されたトレース、又はユーザが描いたトレースに基づいて、デザイン環境でオブジェクトを作成できる。幾つかの実施形態では、このデザイン環境で作成されたオブジェクトは、加工表面位置情報（例えば、設計図に記載された1つ以上のデザインに対する加工表面上の1つ以上のマーカーの位置、加工表面のマップに対する設計図に記載された1つ以上のデザインの位置）を含むことができる。幾つかの実施形態では、このデザイン環境で作成されたオブジェクトは、設計図としてエクスポートして、システム2800内の1つ以上のメモリに格納できる。幾つかの実施形態では、このデザイン環境で作成されたオブジェクトは、市販のデザインプログラム（例えば、アドビ・イラストレーター、オートディスク・フュージョン360）と互換性があるデータフォーマットでエクスポートして、システム2800内の1つ以上のメモリに格納できる。幾つかの実施形態では、このデザイン環境からの出力（例えば、設計図、デザインプログラムに固有のデータ）は、他のコンピュータシステムに転送できる（例えば、取り外し可能な記憶装置へ設計図を転送することで、又はシステム2800内の1つ以上のプロセッサに作動的に結合された通信インターフェースを介して設計図を転送することで）。幾つかの実施形態では、この他のコンピュータシステムは、システム2800のデザイン環境からのこの出力を任意のデザイン環境で使用できる。幾つかの実施形態では、この他のコンピュータシステムは、システム2800のデザイン環境からのこの出力を、別のコンピュータシステムで利用可能とすることができる。
【０２８５】
協力関係を促進するため、幾つかの実施形態では、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、加工表面の測定された輪郭、加工表面のマッピング時に収集されたデータ、又は加工表面の探査から収集されたデータの1つ以上に基づいて、ワークの加工表面を記述したログデータを生成できる。幾つかの実施形態では、ワークの加工表面を記述したこのデータは、システム2800を使用して加工表面を探査することで収集された3Dデータを含むことができる。幾つかの実施形態では、ワークの加工表面を記述したこのデータは、加工表面の一部を示す画像データを含むことができる(例えば、加工表面の画像から作成された集成写真に基づいたもの)。
【０２８６】
幾つかの実施形態では、システム2800内の1つ以上のプロセッサ又は他のコンピュータシステム内の1つ以上のプロセッサは、ログ記録されたデータ（例えば、ワークの加工表面を記述した）を用いてモデルを生成できる（例えば、加工表面を記述したデータに基づいて）。幾つかの実施形態では、このモデルは任意のデザイン環境で生成できる。幾つかの実施形態では、このモデルは、ログに含まれた画像データに基づいて加工表面の部分を示すことができる（例えば、加工表面が木製であれば、木材の木目又は節を示す、又は加工表面上のマーカー（存在する場合は）を示す）。幾つかの実施形態では、このモデルは、加工表面の測定された縁部に基づいて加工表面の形状を示すことができる。幾つかの実施形態では、このモデルは、加工表面の探査から収集されたデータに基づいて加工表面のトポグラフィーを示すことができる。幾つかの実施形態では、このモデルは、システム2800マップに基づいた加工表面に関連した寸法データを含む。
【０２８７】
幾つかの実施形態では、このモデルは、システム2800内の1つ以上のプロセッサに作動的に結合された表示装置上で描画できる。幾つかの実施形態では、このモデルは、システム2800以外のコンピュータシステム（例え、デスクトップコンピュータ）内の1つ以上のプロセッサに作動的に結合された表示装置上で表示できる。幾つかの実施形態では、ユーザは、モデルの図を用いて1つ以上の設計図を加工表面の特定の位置に配置できる。例えば、加工表面の一部を切り取るため、ユーザは、モデルが加工表面を構成する木材の節の存在を示す位置に、設計図を配置することを選択することもあろう。幾つかの実施形態では、ユーザはモデルの寸法を用いることで、使用可能な加工表面を最大限に利用する1つ以上の設計図を選択できる。幾つかの実施形態では、ユーザは、システム2800で使用するためにログ記録可能な特徴又は注釈を、モデルに追加できる。幾つかの実施形態では、このモデルを使用して、ユーザは、加工表面に関する実世界情報を用いてデザイン環境で設計できる。ユーザがモデルに関する作業を完了すると（例えば、設計図及びそれらの配置を選択又は作成すると）、ユーザは、データをシステム2800又は他のコンピュータシステムに送信できる。幾つかの実施形態では、この別のコンピュータシステムは、このデータをシステム2800に送信できる。幾つかの実施形態では、デザイン環境からシステム2800に転送されるデータは、システム2800で使用される加工表面のマップを参照したものでもよい。幾つかの実施形態では、システム2800に転送されるデータは、注釈、設計図、又は設計図をマップに位置合わせするための位置情報を含むことができる。幾つかの実施形態では、システム2800は、デザイン環境からのこのデータを用いて加工部材又はアダプタの所望の経路を生成できる。幾つかの実施形態では、システム2800は、生成された所望経路に基づいて加工表面を加工できる。
【０２８８】
幾つかの実施形態では、システム2800のユーザは遠隔コンピュータシステムのユーザと供働して、システム2800が遠隔コンピュータシステムからデータ（例えば、上述の設計図の配置を記述したデータ、設計図、又は遠隔コンピュータシステムのユーザが行った設計図への変更）を受信できる。幾つかの実施形態では、遠隔コンピュータシステムは、システム2800からデータ（例えば、設計図又はシステム2800のユーザが行った設計図への変更、システム2800が行った作業を記述したデータ（例えば、加工表面上での切削又は測定、加工表面に関連したマップデータ））を受信できる。この方法で、これら2人のユーザは、それぞれのシステムを使ってデザイン及び製作に関して協力できる。幾つかの実施形態では、コンピュータシステムとシステム2800とは、通信インターフェース（例えばWiFi、ブルートゥース（登録商標）、USB）を用いて互いと通信すればよい。幾つかの実施形態では、このコンピュータシステムとシステム2800とは、当該コンピュータシステム及びシステム2800と通信する1つ以上の他のコンピュータシステムを介して通信できる。
【０２８９】
幾つかの実施形態では、コンピュータシステム上のプログラムのユーザは、そのコンピュータシステム上でログ記録されるか又はそのコンピュータシステムから遠隔のコンピュータシステムに格納される変更を設計図に対して行うことができる。このコンピュータシステムのログは設計図への変更を追跡しており、そうした変更は原設計図に格納でき、又は、そうした変更は原設計図に基づいた新たな設計図に格納できる（例えば、原設計図の改訂版として）。幾つかの実施形態では、このコンピュータシステムのログの一部は、このコンピュータシステムから直接システム2800に通信されるか、又はシステム2800に転送される前に別のコンピュータシステムに転送される。幾つかの実施形態では、システム2800は、このコンピュータシステムからのログの一部を別のコンピュータシステムからダウンロードできる。幾つかの実施形態では、システム2800は、設計図のローカルコピーを、そのコンピュータシステムからのログのその一部に基づいて更新できる。幾つかの実施形態では、システム2800は、この別のコンピュータシステムから更新済みの設計図をダウンロードでき、この更新済みの設計図は、そのコンピュータシステムからのログのその一部に基づいて、この別のコンピュータシステムにより行われた変更を含む。
【０２９０】
幾つかの実施形態では、コンピュータシステム（例えば、システム2800）上のデザイン同期アプリケーションは、1つ以上のコンピュータシステムからのログの1つ以上の部分を処理して、ログデータに基づいて設計図の改訂版を生成できる。幾つかの実施形態では、ユーザ追跡アプリケーションは、1つ以上のコンピュータシステムからのログの1つ以上の部分を処理して、1人以上のユーザのユーザ活動（例えば、デザイン生成活動、切削生産性）の概要を生成できる。幾つかの実施形態では、工具追跡アプリケーションは、1つ以上の工具からのログの1つ以上の部分を処理して、工具に基づいた概要（例えば、工具の使用を追跡する（例えば、工具の修理、加工表面交換のために）を生成できる。幾つかの実施形態では、製作分析アプリケーションは、1つ以上の工具からのログの1つ以上の部分を処理して、この1つ以上の工具によりなされた作業の製作概要を生成できる。例えば、この製作分析アプリケーションによって、アプリケーションのユーザは任意工具によって完成されたプロジェクトの詳細（例えば、使用されたビットの種類、使用されたビットのサイズ）を照会できる。別の例では、この製作分析アプリケーションによって、アプリケーションのユーザは、アズビルト(as-built)詳細（例えば、経路切削）を、任意工具によって完成されたプロジェクトのアズデザインド(as-designed)詳細（例えば、デジタルデザインの寸法）と比較できる。幾つかの実施形態では、任意のアプリケーションは、上述のアプリケーションの1つ以上の機能を組み合わせることができる。上記アプリケーションのいずれのものも、コンピュータシステム（例えば、システム2800）上で実行する独立型アプリケーションでよく、又はコンピュータシステム（例えば、システム2800）上の別のアプリケーション内で（例えば、設計プログラム内で）実行できる。
【０２９１】
幾つかの実施形態では、コンピュータシステムは、活動情報（例えば、各コンピュータシステムのログの一部、又はコンピュータシステムのログで参照されたデータの一部）を1つ以上の工具から受信できる。幾つかの実施形態では、1つ以上の工具は、それらのシステム活動情報を通信インターフェース（例えば、802.11通信アダプタ、セルラ通信アダプタ、ブルートゥース（登録商標）通信アダプタ）を用いて任意コンピュータシステムに転送できる。幾つかの実施形態では、このコンピュータシステムは、これら1つ以上の工具により完成される作業のリストを維持できる。幾つかの実施形態では、このコンピュータシステムは、各工具からの受信済みシステム活動情報に基づいて、1つ以上の作業の完了状態を追跡できる。幾つかの実施形態では、このコンピュータシステムは、各工具の使用を追跡して維持及び修理の予定を立てることができる。幾つかの実施形態では、このコンピュータシステムは、任意のユーザ工具からのシステム活動情報に基づいて、ユーザの生産性を追跡できる。このコンピュータシステムを用いて、例えば、作業長は：作業現場での作業の完了状態、作業現場での工具の管理及び修理の必要性、又は作業現場での個別の作業員の生産性(彼らの工具使用に基づく)を閲覧することができる。
【０２９２】
図29は、工具ユニット123からの例示的な工具ログ2910を示す。工具ログ2910の記載項目2911は、ログID、タイムスタンプ、及び工具の現在のユーザに関する情報、設計図「ElectricalBox-revision2.svg」がServerUnitDEF (同期)から受信されたことを示す設計図情報、工具インターネット接続性情報、及びIPアドレスに基づいた工具のおおよその位置を含む。工具ログ2910の記載項目2912は、ログID、タイムスタンプを含み、加工表面のマッピング及び関連情報を記載する。工具ログ2910の記載項目2913は、ログID、タイムスタンプを含み、設計図「ElectricalBox-revision2.svg」をマップにインスタンス1として関係付けること及び関連情報を記載している。工具ログ2910の記載項目2914は、ログID、タイムスタンプを含み、インスタンス1における設計図「ElectricalBox-revision2.svg」になされた変更及び関連情報を記載している。工具ログ2910の記載項目2915は、ログID、タイムスタンプを含み、ビット半径の選択及び加工装置の所望経路の生成を記載している。工具ログ2910の記載項目2916は、ログID、タイムスタンプを含み、インスタンス1で縁部3に関連した所望経路の切削及び関係付けられた情報を記載している。記載項目2916は、加工部材を所望経路に沿って案内する測定正確性に基づく切削の正確性を記載している。この正確性は、加工部材の測定された位置（例えば、加工表面上の位置マーカーを備えたマップ及び画像データに基づいた）と、所望の経路とを比較することに関係している。工具ログ2910の記載項目2917は、ログID、タイムスタンプを含み、ユーザがログオフしたこと及び工具ログ2910をコンピュータシステムであるサーバユニット789に送信すること（同期）を記載している。幾つかの実施形態では、所望の経路は、加工部材を保持するアダプタの移動を指定できる。幾つかの実施形態では、所望の経路は、マップを用いて位置を特定するためのデータを取り込む1つ以上のセンサの位置を指定できる。幾つかの実施形態では、インスタンス1における縁部3への変更は省略してもよい。幾つかの実施形態では、工具ユニット123は、工具ログ2910をサーバユニットDFEに送信できる（同期）。
【０２９３】
図29は、コンピュータユニット456からの例示的なコンピュータログ2920を示す。この例では、コンピュータログ2920は、CADセッション(CADセッションABC)に関連した活動を示す。工具ログ2920の記載項目2911は、ログID、タイムスタンプ、及び現在のユーザに関する情報、コンピュータシステム・インターネット接続性情報、及びIPアドレスに基づいたコンピュータシステムのおおよその位置を含む。工具ログ2920の記載項目2922は、ログID、タイムスタンプを含み、設計図「ElectricalBox.svg」の作成を記載している。工具ログ2920の記載項目2923は、ログID、タイムスタンプを含み、設計図「ElectricalBox-revision2.svg」を作成するための設計図「ElectricalBox.svg」の改訂を記載している。工具ログ2920の記載項目2924は、ログID、タイムスタンプを含み、設計図「ElectricalBox-revision3.svg」を作成するために設計図「ElectricalBox-revision2.svg」の改訂を記載している。工具ログ2920の記載項目2925は、ログID、タイムスタンプを含み、コンピュータユニット456とサーバユニット789との間の同期を記載している。幾つかの実施形態では、図29の記載項目2925に示したように、この同期はユーザにより開始される。幾つかの実施形態では、データのこの同期はユーザ入力なしでも実行できる。幾つかの実施形態では、データの同期は、同期されているコンピュータシステム上のデータを自動的に更新できる。幾つかの実施形態では、この例で示したように、ユーザは、更新データに基づいて変更を受け入れるようユーザを促してもよい。記載項目2925は、工具ユニット123からの「ElectricalBox-revision2.svg」インスタンス1-縁部3(工具ログ2910記載項目2916を参照)の変更を、コンピュータユニット456で作成されたデザイン「ElectricalBox-revision2.svg」(コンピュータログ2920記載項目2923)に適用することに基づく、設計図「ElectricalBox-revision2-revisionA.svg」の作成を記載している。さらに、記載項目2925は、工具ユニット123からの「ElectricalBox-revision2.svg」インスタンス1-縁部3(工具ログ2910記載項目2916を参照)の変更を、コンピュータユニット456で作成された更新済みデザイン「ElectricalBox-revision3.svg」(コンピュータログ2920記載項目2924)に適用することに基づく、デザイン「ElectricalBox-revision3-revisionA.svg」の作成を記載している。コンピュータログ2920記載項目2926は、ログID、タイムスタンプを含み、コンピュータユニット456上でCADセッションABCからユーザがログアウトしたことを記載している。
【０２９４】
図29に示した工具ログ2910及びコンピュータログ2920の構造は、例示的なものである。幾つかの実施形態では、第1コンピュータシステム（例えば、コンピュータユニット456）は、このログの複数部分を第2コンピュータシステム（例えば、工具ユニット123）から取り出すことができ、その逆もまた同じである。このログが工具（例えば、工具ユニット123）によってコンピュータシステム（例えば、コンピュータユニット456）から取り出される状態で、データを同期するためのアプリケーションをこの工具上で実行できる。幾つかの実施形態では、コンピュータシステム（例えば、サーバユニット789）は、第1ログ（例えば、コンピュータログ2920）を第1コンピュータシステム（例えば、コンピュータユニット456）から受信し、第2ログ（例えば、工具ログ2910）を第2コンピュータシステム（例えば、工具ユニット123）から受信し、第1及び第2ログに含まれた情報に基づいてデータを同期するアプリケーションを実行できる。
【０２９５】
幾つかの実施形態では、1つ以上のコンピュータシステムは、ピアツーピア又はサーバ仲介システムを用いて互いとデータ（例えば、設計図）を転送できる。例えば、図29では、コンピュータログ2920の記載項目2923で作成された「ElectricalBox-revision2.svg」設計図は、コンピュータユニット456からコンピュータシステム（サーバユニット789）に同期でき、工具ログ2910の記載項目2911に示したように、工具ユニット123は、コンピュータシステム（サーバユニット789）から「ElectricalBox-revision2.svg」を取り出すことができる。例えば、コンピュータログ2920の記載項目2923で作成された「ElectricalBox-revision2.svg」は、コンピュータユニット456から工具ユニット123に同期できる（例えば、工具ログ2910の記載項目2911に示したように）。幾つかの実施形態では、図29のコンピュータログ2920には示されていないが、設計図の同期は、コンピュータシステム（例えば、コンピュータユニット456）によってログに格納できる。
【０２９６】
幾つかの実施形態では、システム2800は、1つ以上の構成要素の位置に関連した情報、コマンド、又は入力を、1つ以上の動作をトリガするための1つ以上のトリガ規則を用いて評価できる。幾つかの実施形態では、構成要素の位置を特定でき、これは、1つ以上のセンサを用いて加工表面をマッピングし、且つその構成要素の位置を1つ以上のセンサからのデータ及びマップに基づいて特定することにより行う。幾つかの実施形態では、システム2800は、ユーザに関連した情報、コマンド、又は入力（例えば、工具に対するユーザ位置、工具とのユーザ接触）を、1つ以上の動作をトリガするための1つ以上のトリガ規則を用いて評価できる。
【０２９７】
幾つかの実施形態では、システム2800内の1つ以上のプロセッサは、次の1つ以上を分析できる。すなわち：(1)1つ以上の構成要素の位置(例えば、切削ビットの位置、センサ(例えば、カメラ)の位置)に関する情報、(2)1つ以上のセンサからの入力（例えば、システムのハンドル上のグリップセンサからの入力、マイクロフォンからの入力（例えば、システムのユーザ又はシステム近傍の他の人物からの命令又は音声に基づく）、システムベースの力覚センサからの入力、システムのIMUからの入力、加工表面組成センサからの入力（例えば、ファイバーグラス材料の切削を防止する）、フィンガーガード及び防塵覆い2806の取り外しによってトリガされるスイッチからの入力）、(３)ユーザからの入力（例えば、タッチスクリーン表示装置UIでのユーザ対話）、(4)遠隔コンピュータシステムからのコマンド(例えば、システム2800から遠隔のコンピュータシステムを用いて作業長によりトリガされるシステム停止)、(5)システムの位置(例えば、ワークの縁部に対するシステムの位置、システムの地理的位置(例えば、作業現場の位置)、構造内のシステムの位置（例えば、ガス湯沸かし器）に関する情報)、(6)システムの1つ以上の構成要素（例えば、加工部材）に対する、又は、システム自体に対するユーザ又はユーザの身体部位（例えば、顔、手、目）の位置に関する情報（例えば、立体カメラ、飛行時間カメラ、超音波センサ、容量性センサ、ビーム遮断センサ、LIDARを用いて）、又は(7)1つ以上の動作をトリガするためのユーザに関する情報（例えば、ユーザが安全めがねを装着しているかどうかを検出して）である。幾つかの実施形態では、システム内の1つ以上のプロセッサによる1つ以上のトリガ規則を評価するにあたって、上記に列挙した情報、コマンド、又は入力の任意組合せを分析できる。幾つかの実施形態では、この評価に基づいて、このシステム内の1つ以上のプロセッサが1つ以上の動作をトリガできる。
【０２９８】
幾つかの実施形態では、システム内の1つ以上のプロセッサは、1つ以上のセンサと加工表面との間の相対位置の変更に基づいて規則を評価できる。例えば、加工表面に対するカメラの高さが、システムが加工表面に対して傾いているか又はもはや加工表面に接触していないことを示していることを、1つ以上のプロセッサが検出した場合、システム内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。幾つかの実施形態では、システム内の1つ以上のプロセッサは、マップを生成するために走査された領域に対するシステムの位置（例えば、マップに対するカメラの位置に基づいて特定される）に基づいて規則を評価できる。例えば、システムが走査領域の外部に移動された場合、このシステム内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。幾つかの実施形態では、システム内の1つ以上のプロセッサは、システムベースの少なくとも一部が加工表面に対して傾いているか、又は加工表面にもはや接触していないことを、センサが示していることに基づいて規則を評価できる。例えば、センサがシステムの傾きが過度であることを測定した場合（例えば、1度角、2度、5度、10度、15度、又は25度）、このシステム内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。別の例では、力覚センサが測定値間の変化又は差(例えば、0.5%、1%、2%、3%、又は1 N、0.5 N、0.25 N、0.1N、0.05N、若しくは2Nなどの絶対変化)を検出した場合、システム内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。
【０２９９】
幾つかの実施形態では、少なくとも1つのグリップセンサからの信号が、このグリップセンサ（例えばハンドルの）へのユーザの非接触を示すことが検出されたことに基づいて、システム内の1つ以上のプロセッサは規則を評価してもよい。例えば、ユーザがグリップセンサに接触していない場合、必要に応じて、システム内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。幾つかの実施形態では、システム内の1つ以上のプロセッサは、マイクロフォンにより検出された可聴コマンド又は音声に基づいて規則を評価できる。例えば、システム内のマイクロフォンからの信号を処理（例えば、音声認識）している際に、システムが1つ以上の言葉/語句（例えば、「止まれ」又は音（例えば、悲鳴）に関連したデータを検出すると、このシステム内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。幾つかの実施形態では、システム内の1つ以上のプロセッサは、システム内のマイクロフォンにより検出された加工部材の加工動作音に基づいて規則を評価できる。例えば、システム内のマイクロフォンからの信号の処理によって、システム内の1つ以上のプロセッサが加工部材の加工動作音の変化（例えば、加工部材が割れた場合にこのシステムが発する切削音の変化）を検出すると、このシステム内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。
【０３００】
幾つかの実施形態では、システム内の1つ以上のプロセッサは、システムに対するユーザの位置に基づいて規則を評価できる。例えば、システム内の1つ以上のプロセッサが、システムに対するユーザの位置が適切でないことを示すデータを1つ以上のセンサから検出した場合（例えば、システム2800のハンドル2808及び2810をスピンドル2818側から保持するのでなく、システム2800のハンドル2808及び2810をカメラ2816側から保持している）、このシステム内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。幾つかの実施形態では、システム内の1つ以上のプロセッサは、加工部材の損傷又は破損に基づいて規則を評価できる。例えば、システム内の1つ以上のプロセッサが加工部材の損傷又は破損を検出した(例えば、ビーム遮断センサを用いて)場合、このシステム内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。幾つかの実施形態では、システム内の1つ以上のプロセッサは、ウォッチドッグ機能の監視に基づいて規則を評価できる。例えば、システム内の1つ以上のプロセッサが次を検出した場合、このシステム内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。すなわち：(1)内部センサ又はプロセッサからのデータが時間通りに到着しない、又は(2)内部センサ又はプロセッサからのデータが形状不良である(例えば、誤作動を示す)場合である。
【０３０１】
幾つかの実施形態では、上述したように、システム内の1つ以上のプロセッサは、所望の経路とシステム調節範囲との間の位置関係に基づいて規則を評価できる。例えば、システムの位置及びシステム調節範囲のサイズにより、加工部材が所望の経路上の少なくとも一点に到達できないことを、システム内の1つ以上のプロセッサが検出した場合、このシステム内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。幾つかの実施形態では、加工部材位置が、システム調節範囲の縁部に接近していることをシステム内の1つ以上のプロセッサが検出したことに基づいて、1つ以上のプロセッサは規則を評価できる。例えば、システム内の1つ以上のプロセッサは、システム調節範囲の縁部に対する加工部材位置、速度、加速度、又は関連したパラメータ(例えば、加速度の微分)の1つ以上を監視できる。加工部材の予想運動から、加工部材が、加工表面から加工部材を後退させるのに必要な時間内に、調節範囲の縁部へ到着することが示唆される場合、システム内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。
【０３０２】
幾つかの実施形態では、上述したように、システム内の1つ以上のプロセッサは、所望の経路とシステム調節範囲との間の位置関係に基づいて規則を評価できる。例えば、システムの位置のため、所望の経路が、システム調節範囲の所定部分にのみ一部重なることを（例えば、システム調節範囲の外側縁部からのシステム調節範囲の任意領域以内）システム内の1つ以上のプロセッサが検出した場合、このシステム内の1つ以上のプロセッサは1つ以上の動作をトリガできる。この場合、システム調節範囲が円である場合、この所定部分は、中心におけるシステム調節範囲の部分（例えば、50%、60%、70%、80%、又は90%）を除く環状部分でよい。幾つかの実施形態では、所望経路がこの所定部分にのみ一部重なる場合、システム内の1つ以上のプロセッサは、加工表面から（システムの本体内への）加工部材の後退をトリガできる。上述の構成では、所望の経路を調節範囲の外部に移動させるユーザによるシステムの移動は、加工表面における意図しない切削の原因になりうる。
【０３０３】
幾つかの実施形態では、1つ以上のこれらトリガされた動作は、システムを安全な状態に設定することに関連している（例えば、加工部材を加工表面から（例えば、システム本体内に）後退させ、切削ビットの回転を停止すること）。幾つかの実施形態では、1つ以上のトリガされた動作は、システムを使用しているユーザに注意喚起することに関連している（例えば、システム内の加工部材が破損していることをユーザに注意喚起すること）。幾つかの実施形態では、このトリガされた動作は、次の1つ以上を選択できる。すなわち：加工部材を加工表面から後退させること、加工部材の動作を停止すること（例えば、切削ビットを回転させるスピンドル2818のモータへの電力を遮断すること）、加工部材の動作を遅くすること（例えば、切削ビットの回転速度を低下させること）、可聴警報器を鳴らすこと（例えば、システム内の1つ以上のプロセッサに結合されたスピーカーを使用すること）、警報通知を格納すること（例えば、システムに設けられたメモリ内のログに警報通知を格納すること、システムから遠隔のコンピュータシステムにに警報通知を格納すること）、又は視覚インジケータ（例えば、システム上のフラッシュ灯）をトリガすること、である。
【０３０４】
本開示の代表的な方法による様々な動作を説明したが、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書で説明した幾つかの動作は省略でき、他の動作を加えることができることは理解されている。
【０３０５】
当業者であれば、本開示の広い概念から逸脱することなく上述の実施形態に変更又は修正を行うことができることは理解されるはずである。1つ以上の実施形態の要素又は特徴は、本開示の範囲から逸脱しないで他の実施形態の要素又は特徴と組み合わせてよい。従って、本開示は、説明された特定の実施形態に限定されるものでなく、本開示の範囲及び趣旨内のすべての修正及び変更を網羅することを意図していることは理解されている。
【０３０６】
本明細書で説明されたシステムは、それらの構成要素のいずれ又はそれぞれの多数個を提供でき、これら構成要素は独立型マシンに設けることができ、幾つかの実施形態では、分散システムの多数のマシンに設けることができる。本明細書で説明したシステム及び方法は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、又はそれらの組み合わせを実現するためのプログラミング技法又は工学技法を用いることで、方法、装置、又は製品として実装できる。さらに、本明細書に記載したシステム及び方法は、1つ以上の製品に実装された1つ以上のコンピュータ可読プログラムとして提供できる。本明細書に記載した「製品」という用語は、1つ以上のコンピュータ可読装置、ファームウェア、プログラム可能論理、記憶装置(例えば、EEPROM、ROM、PROM、RAM、SRAM)、ハードウェア(例えば、集積回路チップ、書替え可能ゲートアレイ（FPGA）又は特定用途向けIC（ASIC）)、電子装置、コンピュータ可読不揮発性記憶ユニット(例えば、CD-ROM、フロッピーディスク、ハードディスク装置)からアクセス可能な又はそれに埋め込まれたコード又は論理を包含することを意図している。この製品は、ネットワーク通信線、無線通信媒体、空間を伝搬する信号、無線波、又は赤外線信号を介してコンピュータ可読プログラムにアクセスを実現するファイルサーバからアクセスできる。この製品は、フラッシュメモリカード又は磁気テープでもよい。この製品は、プロセッサに実行されるコンピュータ可読媒体に埋め込み可能なソフトウェア又はプログラム可能コードに加えてハードウェア論理も含む。一般に、こうしたコンピュータ可読媒体は、LISP、PERL、C、C++、C#、PROLOGのような任意のプログラミング言語、又はJAVA（登録商標）のような任意のバイトコード言語で実装すればよい。ソフトウェアは、1つ以上の製品にオブジェクトコードとして格納できる。
【０３０７】
1つ以上の仮想マシンの音声ハードウェアを仮想化するための方法及びシステムの幾つかの実施形態を説明してきたが、当業者には、本開示の概念を採用した他の実施形態も使用できることは明らかとなるはずである。
【０３０８】
様々な実施形態を本明細書で説明し例示してきたが、通常の技能を備えた当業者であれば、本明細書に記載した機能を実行又は本明細書に記載した1つ以上の利点の成果を実現する様々な手段又は構造体を構想できるはずであり、そうした各変形例又は修正は本明細書に記載された実施形態の範囲に入る。より一般的には、通常の技能を備えた当業者であれば、本明細書に記載したすべてのパラメータ、寸法、材料、及び構成は例示を意図したものであり、実際のパラメータ、寸法、材料、及び構成は、そうした教示が使用される1つ以上の具体的な応用例に依存することは容易に理解するはずである。当業者であれば、本明細書に記載した具体的な実施形態の等価物を理解し、或いは、通常の実験を行うだけでそれらを特定できるはずである。従って、上述の実施形態は例示目的のみで記載されたもので、実施形態は、明細書に具体的に記載され且つ請求項に記載されたものとは異なる態様で、添付の請求項及びその等価物の範囲内において実施可能であることは理解すべきである。本開示の幾つかの実施形態は、本明細書に記載された各個別の特徴、システム、物品、材料、キット、又は方法に関する。さらに、2つ以上のそれら特徴、システム、物品、材料、キット、又は方法の任意組み合わせは、そうした特徴、システム、物品、材料、キット、又は方法が互いに矛盾しない限り、本開示の範囲に含まれる。
【０３０９】
上述の実施形態は多くの方法うちのいずれかで実装できる。例えば、これら実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせを用いて実装できる。ソフトウェアとして実装する場合、ソフトウェアコードは、単一のコンピュータに設けられていても多数のコンピュータに分散されていても、任意適切な単一プロセッサ又は一群のプロセッサ上で実行できる。
【０３１０】
又、コンピュータは、1つ以上の入力装置及び出力装置を備えることができる。これら装置は、例えば、ユーザインターフェースを提示するために使用できる。ユーザインターフェースを提示するために使用できる出力装置の例には、出力の視覚提示のための印刷機又は表示画面及び出力の聴覚提示のためのスピーカー又は他の音声発生装置が含まれる。ユーザインターフェースとして使用できる入力装置の例としては、キーボード、マウスのようなポインティングデバイス、タッチバッド、及びデジタル化タブレットが含まれる。別の例としては、コンピュータは、音声認識を介して又は他の可聴形式で入力情報を受け取ってもよい。
【０３１１】
そうしたコンピュータは、企業ネットワークのようなローカルエリアネットワーク若しくは広域ネットワーク、インテリジェントネットワーク(IN)、又はインターネットを含む、適切な形式の1つ以上ネットワークによって相互接続してもよい。こうしたネットワークは任意適切な技術に基づいたものとすることができ、任意適切なプロトコルに従って動作でき、無線ネットワーク、有線ネットワーク、又は光ファイバネットワークを含むことができる。
【０３１２】
本明細書に記載の機能の少なくとも一部を実装するため使用されるコンピュータは、1つ以上のメモリと、1つ以上の処理ユニット(本明細書では単に「プロセッサ」とも呼ぶ)1つ以上の通信インターフェースと、1つ以上の表示ユニットと、1つ以上のユーザ入力装置とを含むことができる。このメモリは任意のコンピュータ可読媒体を含むことができ、さらに、このメモリは、本明細書に記載した様々な機能を実装するためのコンピュータ命令(本明細書では「プロセッサ実行可能命令」とも呼ぶ)を格納ことができる。1つ以上の処理ユニットを用いてこれら命令を実行できる。1つ以上の通信インターフェースは有線もしくは無線ネットワーク、バス、又は他の通信手段に結合してよく、従って、コンピュータは、他の装置との間で情報を送信し且つ/又は受信できる。例えば、ユーザが、命令の実行に関連した様々な情報をビューできるように1つ以上の表示装置を設けてもよい。1つ以上のユーザ入力装置を設けて、例えば、ユーザによる手動調節、選択、データ若しくは様々な情報の入力、及び/又は命令の実行時におけるプロセッサとの様々な態様での対話を可能としてよい。
【０３１３】
本明細書で概説した様々な方法及びプロセスは、様々なオペレーティングシステム又はプラットフォームのいずれかを使用する1つ以上のプロセッサ上で実行可能なソフトウェアとして符号化できる。さらに、そうしたソフトウェアは、多数の適切なプログラミング言語又はプログラミング若しくはスクリプトツールのいずれかを使って記述でき、さらに、フレームワーク又は仮想マシン上で実行される実行可能マシン言語コード又は中間コードとしてコンパイルできる。
【０３１４】
本明細書に記載の概念は、1つ以上のコンピュータ又は他のプロセッサ上で実行されると、本明細書に記載の様々な実施形態を実装する方法を実行する1つ以上のプログラムを符号化したコンピュータ可読記憶媒体(又は多数のコンピュータ可読記憶媒体)(例えば、コンピュータメモリ、1つ又以上のフロッピーディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ、書替え可能ゲートアレイ、他の半導体装置、又は他の非一時的媒体若しくは有形コンピュータ可読記憶)として実装できる。こうした1つ以上のコンピュータ可読媒体は移動式とすることができ、そこに格納された1つ以上のプログラムを1つ以上の異なるコンピュータ又は他のプロセッサにロードして、本明細書に記載した様々な側面及び実施形態を実施できる。
【０３１５】
本明細書では、「加工部材」は、ビット、彫刻ビット、丸鋸刃、切削ビット、切削部材、切断火口、切削工具チップ、ドリルビット、鋸刃（例えば、ジグソー、サーベルソー、糸鋸）、プローブ、ルータービット、工具先端、Vカットビット、従来の手持ち型工具で使用されたものと類似の他の構成要素を指すことができる。本明細書では、「加工部材」は、ピペットチップ、ピックアンドプレース式装置用の真空ノズル、ビニール刃物、筆記具（例えば、鉛筆、ペン、プロッティングペン）、又は類似の品目を指すことができる。
【０３１６】
本明細書では、「加工表面」又は「ワーク表面」は、加工部材が動作（例えば、切削、線引き、探査、接触）を実行できる表面を指す。幾つかの実施形態では、加工部材が加工する材料は、一定の厚みを備えた加工表面（例えば、1/2インチの厚みを備える4フィート×8フィートの合板）を含む。幾つかの実施形態では、ワーク（例えば、寸法1フィート×2フィート×3フィートの角箱、1/2インチの厚みを備える4フィート×8フィートの合板）は、加工部材が加工できる1つ以上の加工表面（例えば、角箱の6つの異なる面）を含む。幾つかの実施形態では、加工表面は次の1つ以上を含むことができる。すなわち：ワークの露出部分（例えば、ワークが木材から製作されている場合は、露出した木材）、ワークに付けられた印（例えば、筆記具で付けられたパターン）、ワークに配置されたマーカー（例えば、ステッカー、フィルム、テープ、位置マーカー）、紙（例えば、ワークに置かれた又は貼り付けられた）、線引きステンシル等である。
【０３１７】
本明細書では、「アクチュエータ」は直流サーボモータ、交流モータ、ステップモータ、ソレノイド、又は1つ以上の油圧式、空気式、電気、磁気、熱、若しくは機械駆動装置を用いる任意の位置又は配向調節機構を指すことができる。
【０３１８】
本明細書では、「カメラ」は、従来のデジタルカメラ（1つの画像センサ及び1つ以上のレンズ）、明視野カメラ、撮像アレイ（例えば、平坦フーリエ捕捉アレイ）、又は類似のシステムを指すことができる。
【０３１９】
本明細書では、「センサ」は、カメラ、超音波センサ、光センサ（例えば、レーザーセンサ、赤外線センサ）、飛行時間センサ、慣性センサ、位相センサ、光学センサ、ハイブリッドセンサ（1つ以上のセンサを組み合わせたもの）、又は類似のセンサ（例えば、位置センサ、超音波測距センサ、レーザ測距センサ）を指すことができる。
【０３２０】
本明細書で使用する「プログラム」又は「ソフトウェア」という用語は、一般的な意味で、本明細書に記載した様々な実施形態の側面を実施するためにコンピュータ又は他のプロセッサをプログラムするため使用可能な任意種類のコンピュータコード又はコンピュータ可読命令をいう。さらに、一側面によれば、実行すると本明細書に記載した方法又は動作を実行する1つ以上のコンピュータプログラムは、単一のコンピュータ又はプロセッサに設けられている必要はなく、本明細書に記載した様々な側面又は実施形態を実装するために多数の異なるコンピュータ又はプロセッサにモジュール形式で分散してよい。
【０３２１】
コンピュータ可読命令は、1つ以上のコンピュータ又は他の装置で実行されるプログラムモジュールのような様々な形式としてよい。一般に、プログラムモジュールは、特定の作業を実行したり特定の抽象データ型を実装したりするルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、又はデータ構造を含む。典型的には、こうしたプログラムモジュールの機能は、様々な実施形態で好適に組み合わせ又は分散してよい。
【０３２２】
こうしたデータ構造は、任意適切な形式でコンピュータ可読媒体に格納できる。例示を単純化するため、データ構造は、その構造内の位置を介して関係付けされたフィールドを備えることを示すことができる。こうした関係性は、こうしたフィールドの格納を、それらフィールド間の関係性を伝えるコンピュータ可読媒体内の位置に割り当てることでも達成できる。ポインタ、タグ、又はデータ要素間の関係を確立する他の仕組みを含む、任意適切な仕組みを用いてデータ構造内のフィールドの情報間の関係を確立できる。
【０３２３】
本明細書に記載された概念は1つ以上の方法として実施でき、それらの一例は記載されている。特に記載されていなければ、方法の一部として実行されるステップは任意適切な方法で順序付けてよい。従って、複数の実施形態は、ステップが例示されたものと異なる順序で実行されるように構成でき、例示的な実施形態では一連のステップとして示したが、これには幾つかのステップを同時に実行することを含んでもよい。
【０３２４】
「光」、「光学的」、及びそれらに関連した用語は、本明細書で使用する限りは、可視スペクトルの電磁放射のみを指すと理解すべきでなく、紫外線(約10 nm〜390 nm)、可視(390 nm〜750 nm)、近赤外線(750 nm〜1400 nm)、中赤外線(1400 nm〜15,000 nm)、及び遠赤外線(15,000 nm〜約1 mm)の電磁放射を指す。
【０３２５】
本明細書及び請求項で使用された不定冠詞「1つの(a)」及び「1つの(an)」は、それとは異なることが明示されていない限り、「少なくとも1つの」を意味するものと理解すべきである。
【０３２６】
「又は」という語句は包括的なものと解釈でき、「又は」を用いて記載された任意項目は、その記載された項目の1つ、2つ以上、或いはすべてを示すことができる。
【０３２７】
上記の明細書だけでなく請求項においても、「包含する」、「含む」、「保持する」、「備える」、「含有する」、「伴う」、「保有する」、「からなる」などの移行語句は制限を設定しないもの、すなわち対象を限定しないで含むことを意味すると理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２８Ｄ】
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【図２９】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３０Ｃ】
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【図３０Ｄ】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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